近日，大連化學物理研究所儀器分析化學研究室微型分析儀器研究組(105組)耿旭輝研究員、關亞風研究員團隊研制出基于電流體動力學(EHD)噴射技術原位打印的雙層結構H2傳感器，解決了傳統半導體電阻式H2傳感器靈敏度低、選擇性差的問題，提供了一種高精度、高可靠、高穩定地測定環境中H2的電阻式傳感器設計途徑。
 

　　在工業生產、燃料電池等領域實現對H2的高靈敏度檢測及泄漏預警具有重要意義，降低常見干擾氣體(CO、CO2和CH4)的交叉響應，進而提高H2傳感器的選擇性也是H2檢測領域的研究重點。
 

　　本工作中，團隊采用構建雙層結構傳感膜的策略，制備了由鉑負載型介孔二氧化硅泡沫(Pt-MCF)催化過濾層，以及ZnO/SnO2/Au(ZSA)傳感層構成的H2傳感器。催化過濾層用于選擇性催化氧化強干擾氣體CO，使其交叉干擾從58%降低至15%。研究發現，裙帶菜結構ZSA傳感層有利于電子傳輸，使得H2響應值提高了7倍。該雙層傳感器通過獨立控制催化過濾和化學傳感過程，實現了對材料氣敏性能的高效調控，該設計思路可進一步擴展應用到其他氣體傳感元件的研制中。
 

　　本工作中的傳感膜的制備采取了EHD噴射打印技術，該技術具有分辨率高(50nm)、墨水兼容性強、可實現微圖案設計制造、噴射液滴動能大、所制薄膜均勻致密等優點，在此前雙層結構H2S氣體傳感器的制備工作中表現出良好的可設計性和可操作性(Sensors and Actuators B: Chemical，2024)。團隊通過調控墨水的組成并調節EHD打印參數，制備的具有“上疏下密”微結構的雙層H2S傳感膜在靈敏度、響應速度、長期穩定性等方面表現出良好的綜合性能，證明了利用EHD噴射打印技術制造多層結構可調控傳感器的優勢。
 

　　相關成果以“Selective detection of H2 by Pt-MCF/ZSA bilayer sensor prepared in situ via EHD jet printing”為題，發表在《傳感器和執行器B：化學》(Sensors and Actuators B: Chemical)上。該工作的第一作者為我所105組博士研究生李佳敏。該工作得到了國家自然科學基金、中國科學院儀器設備研制等項目的資助。(文/圖 李佳敏)