氨氣是一種有毒易揮發(fā)且具有強刺激性的工業(yè)氣體，作為化學原料廣泛應(yīng)用于化學工業(yè)、食品加工和醫(yī)療領(lǐng)域。痕量氨氣的檢測對于環(huán)境和人體健康保護以及工業(yè)生產(chǎn)安全防范具有重要意義。現(xiàn)有氨氣傳感技術(shù)存在工作溫度高、選擇性差及響應(yīng)速度慢等方面的不足，難以滿足實際應(yīng)用需求。
中科院聲學所超聲學實驗室王文研究團隊與中科院空天技術(shù)研究院孫建海團隊合作，將微納聲表面波器件技術(shù)與氧化石墨烯-氧化錫（GO-SnO2）納米復(fù)合材料相結(jié)合，設(shè)計并制作了一種在室溫條件下(25攝氏度)靈敏度達到ppb級的新型聲表面波氨氣傳感器。該復(fù)合材料具有較大的表面積和較多的化學活性位點，大幅增加了氨氣吸附效率，從而提高了傳感器靈敏度與響應(yīng)速度。
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研究人員利用氧化石墨烯-氧化錫納米復(fù)合材料制備于聲傳播路徑表面，構(gòu)建出了小尺度聲表面波氨氣傳感器。他們結(jié)合鑒相傳感電路，對所研制的聲表面波氨氣傳感器進行實驗測試，結(jié)果表明相對于國內(nèi)外已報道氨氣傳感器，該傳感器實現(xiàn)了低檢測限（40ppb）、高靈敏度（0.098 mV/ppb）以及快速的傳感響應(yīng)(<16.4 s)，此外還具有良好選擇性和重復(fù)性的特點，在痕量氨氣的檢測中具有很好的應(yīng)用前景。
相關(guān)研究成果在線發(fā)表于Top期刊Sensors and Actuator B-Chem.（IF：9.221）。
本研究獲得國家自然科學基金(No.11774381,No.62174163)、國家重點研發(fā)計劃(No.2020YFB1506205)資助。
圖1 氧化石墨烯-氧化錫納米復(fù)合材料的表征（圖/中科院聲學所）
圖2 聲表面波氨氣傳感器及其響應(yīng)特性（圖/中科院聲學所）
關(guān)鍵詞：
聲表面波；氨氣傳感器；氧化石墨烯-氧化錫納米復(fù)合材料
參考文獻：
Xinyang Sun, Tingting Chen, Yong Liang, Chao Zhang, Shoupei Zhai, Jianhai Sun, Wen Wang, “Enhanced sensitivity of SAW based ammonia sensor employing GO-SnO2nanocomposites”, Sensors and Actuators B- Chem., 2023, 375, 132884. DOI:10.1016/j.snb.2022.132884
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.132884
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