临沂大学:研究基于Cu2O-MWCNT异质结构的生物H2S气体传感器!

开发针对 H 2 S生物标志物的呼吸分析疾病诊断平台,对各种疾病的实时检测具有重要意义。然而,在低温下实现十亿分之一水平的H 2 S气体的高灵敏度和快速检测是开发便携式呼出气体传感器的最关键挑战之一。


临沂大学崔光亮、薛凯峰和张品华 采用简单的二维电沉积原位组装方法,成功合成了在室温和较低温度下对H 2 S具有优异气敏性的Cu 2 O-多壁碳纳米管 ( MWCNT ) 异质结构。Cu 2 O和MWCNTs通过最佳电导生长原理的结合不仅降低了材料的初始电阻,而且提供了理想的界面阻挡结构。与纯Cu 2 O传感器的响应相比,Cu 2 O-MWCNT传感器在室温下对1 ppm H 2 S的响应增加了近800倍,响应时间减少了500 s以上。除了具有低至1 ppb的检测极限的优异灵敏度外,Cu 2 O-MWCNT传感器还具有极强的选择性和低温适应性。该传感器在-10°C下的H 2 S响应值为80.6至0.1 ppm,这是基于氧气吸附/解吸机制的传感器难以实现的。 

研究要点

要点1 . 作者主要通过二维电沉积原位组装方法制备了 Cu 2 O-MWCNT异质结构 。Cu 2 O和MWCNTs通过最佳电导生长原理的结合不仅降低了材料的初始电阻,而且提供了理想的界面阻挡结构。


要点2 . 基于Cu 2 O-MWCNT异质结构的传感器显著增强 了 室温下对低浓度H 2 S的检测,响应值为2×10 7 至50 ppm的H 2 S和631至50 ppb的H 2 S。Cu 2 O-MWCNT传感器 也展现出优异 的温湿度依赖性、抗干扰性和长期稳定性。


要点3 . 该 传感器优异的气体传感性能归因于界面势垒的调制和Cu 2 O的硫化。在室温甚至更低的温度 ( -10°C ) 下,极低的检测限 ( 1 ppb ) 和令人惊讶的灵敏度开启了方便检测口腔呼出气中H 2 S的可能性,。Cu 2 O-MWCNT异质结构最大限度地发挥了单个组分的优势,并为未来应用高灵敏度便携式呼吸分析平台监测H 2 S奠定了实验基础。


来源:传感器专家网