近期，中科院合肥研究院安徽光機所激光中心方曉東研究員、孟鋼研究員團隊在p型銅鐵礦氣體傳感器方面取得新進展。相關成果以《基于CuAlO₂表面可逆硫化-氧化反應的超高靈敏、高選擇性H₂S氣體傳感器》為題，發表于國際知名傳感器類期刊Sensors and Actuators B: Chemical雜志上。

　　開發基于氧化物半導體的超微型氣體傳感器，實現室內外大氣污染物分子的快速識別檢測具有重要的應用前景。傳統的氧化物半導體因具有廣譜響應而難以走向實用。安光所團隊主要從傳感材料（表面）設計與氣體分子特征提取兩方面入手，致力于具有識別檢測功能氧化物傳感器的開發。

　　p型銅鐵礦（ABO₂）是一類重要的功能氧化物，豐富的A、B位離子選擇為調控氣體分子與其電荷交換提供了充足的自由度，有利于高選擇性氣體傳感器的設計。此前，該課題組鄧贊紅副研究員已經在p型銅鐵礦氣體傳感器上進行了大量研究工作，開發了可在室溫工作、對氨氣有高靈敏、高選擇響應的AgAlO₂和CuScO₂傳感器，相關成果已發表在Journal of Alloys and Compounds和Inorganic Chemistry雜志上。在此基礎上，課題組童彬博士采用簡單的溶膠-凝膠制備工藝探索出一種新型CuAlO₂硫化氫（H₂S）氣體傳感器。

　　H₂S是一種急性劇毒氣體，吸入少量高濃度（~500ppm）H₂S可于短時間內中毒身亡，長時間暴露低濃度（~5-20ppm）H₂S對眼、呼吸系統及中樞神經都有損傷。我國國家職業衛生標準（GBZ 2.1-2007）規定工作場所H₂S職業接觸限值（OELs）為10ppm。該課題組開發的CuAlO₂型傳感器在160°C的工作溫度下，對10ppm H₂S的電學響應達到4600，對100ppm NH₃、NO₂和多種揮發性有機物分子的響應小于2，表明優異的選擇性。此外，CuAlO₂傳感器還具有快速響應特性，一旦環境中H₂S的濃度高于4ppm，傳感器電阻在約1分鐘內增加3個數量級，可及時發出警報。

　　以上研究工作得到了國際合作和國家自然科學基金等項目的支持。

　　文章鏈接：

　　https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.09.182 

　　https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.inorgchem.9b01120 

　　https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.128027 

在160℃下CuAlO₂傳感器對10 ppm H₂S的(a)選擇性和(b)可重復性