【儀表網 研發快訊】近日，安光所利用“疏水分子篩”研發抗濕型高性能硫化氫(H2S)傳感器，相關成果以“基于Pt錨定CuCrO2(銅鉻氧)的高性能H2S氣體傳感器”，“PDMS(聚二甲基硅氧烷)膜在抗濕、高選擇H2S氣體傳感器中的雙重功能”為題，分別發表于ACS Applied Materials & Interfaces和Chemical Communication雜志上。
 

　　H2S是一種無色、易燃易爆、有強腐蝕性的劇毒氣體，廣泛存在于石化、天然氣、礦井、下水道、養殖場、廢水處理廠、垃圾填埋場等半封閉和高濕度場所。近年來，半導體型H2S傳感器取得了長足的進展，包括銅鐵礦、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)在內的多種氧化物在干燥空氣中都對H2S具有較高的響應。然而，傳感器在實際使用時必須暴露在濕度環境中，環境中的水汽是一種強干擾性氣體，且水汽(濕度)隨時間、地點、季節、天氣等因素急劇變化，這給傳感器的濃度標定帶來了較大干擾。此外，H2S是一種強腐蝕性氣體，且腐蝕性隨濕度增加而增大，導致傳感器在高濕度環境下快速腐蝕中毒、壽命大幅縮短，成為傳感器走向實際應用的一個重要挑戰。
 

　　為解決上述問題，安光所激光中心孟鋼研究員團隊在前期基于Pt單原子敏化CuCrO2的高靈敏H2S傳感器基礎上，通過熱蒸發法在CuCrO2敏感層上蒸鍍了一層基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的疏水、透氣薄膜。PDMS性質穩定、本征疏水，可有效隔絕環境中水汽的侵入，減弱環境濕度對傳感器的影響，同時顯著提升傳感器在濕度環境中的長期穩定性；此外，PDMS膜中大量微孔可有效阻擋甲硫醇分子(結構、性質同H2S極相似，直徑略大)，充當“分子篩”的作用，進一步提升了傳感器對H2S的選擇性，實現了“一石二鳥”的功效。基于PDMS包覆CuCrO2的H2S傳感器，工作溫度較低(100 ℃)、濕度影響小、響應高(50%相對濕度下對5 ppm H2S的響應高達151)、選擇性高、長期穩定性好，為H2S傳感器在石化、天然氣等領域的實際應用奠定了重要基礎。
 

　　以上研究工作由中科院國際合作及安徽光機所所長基金等項目資助。