環(huán)境學(xué)院陳慶彩教授團隊在氣體傳感器領(lǐng)域取得重要進展

近日，環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院陳慶彩教授團隊，在惡臭氣體傳感器技術(shù)方面取得重要進展，并在國際傳感領(lǐng)域頂級期刊《Sensors and Actuators: B. Chemical》上發(fā)表了題為“Chemiresistive triethylamine detection based on the novel Ti₃C₂T_x/Co-BDC gas sensor”的研究論文。我校陳慶彩教授和日本東北大學(xué)Shu Yin教授為共同通訊作者，環(huán)境學(xué)院博士生劉歡為文章第一作者，陜西科技大學(xué)為第一通訊單位。

氣敏材料的設(shè)計、形貌表征、氣敏性能和理論機理模型示意圖

有機胺（如三乙胺TEA等）作為典型的環(huán)境惡臭氣體，廣泛應(yīng)用于化工行業(yè)、藥物合成和工業(yè)生產(chǎn)中。接觸有機胺可能對肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)造成損害，甚至引發(fā)致命風險。因此，快速、準確識別和監(jiān)測空氣環(huán)境中的有機胺對于保護人體健康、提高空氣質(zhì)量具有重要意義。然而，目前用于檢測有機胺氣體的傳感器尚存在工作溫度較高、響應(yīng)時間長等明顯局限，在某些特殊環(huán)境中具有易燃、易爆的安全隱患，并且影響了實時監(jiān)測的有效性。

針對以上技術(shù)問題，我校陳慶彩教授團隊開發(fā)出一種基于MXene復(fù)合材料的新型氣體傳感器，實現(xiàn)了對有機胺氣體的超靈敏檢測。并且該傳感器工作穩(wěn)定能夠在低于100攝氏度條件下，顯著提高了傳感器在易燃易爆環(huán)境中的安全性與適用性。該傳感器采用類金屬MXene作為修飾材料，將響應(yīng)時間和恢復(fù)時間平均縮短至15秒，達到了亞分鐘級的快速檢測。通過理論模擬發(fā)現(xiàn)，這一技術(shù)傳感器性能的提升機制在于MXene和MOFs之間Ti-O-Co界面鍵的形成，該界面鍵不僅提高了傳感器材料的載流子遷移率，還增強了對有機胺分子的吸附能，有效提升了傳感器的綜合檢測性能。該傳感器可以為易燃易爆區(qū)域的空氣質(zhì)量監(jiān)測提供了安全、高效、便攜、低成本的解決方案，保障工業(yè)安全生產(chǎn)和社會人類健康。目前，該項技術(shù)也已經(jīng)獲得了國家發(fā)明專利授權(quán)。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.136738

新聞小貼士：

陳慶彩，教授、博士生導(dǎo)師。從事大氣污染監(jiān)測、治理及其環(huán)境效應(yīng)等方面的研究工作。畢業(yè)于日本名古屋大學(xué)，入選陜西省高層次人才、榮獲陜西省五四青年獎?wù)?、陜西省青年科技新星稱號，獲中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新獎、陜西省高校優(yōu)秀研究成果獎、陜西省環(huán)?？茖W(xué)技術(shù)獎、陜西省環(huán)境保護青年科技獎、日本大氣化學(xué)學(xué)會獎、HORIBA和Bruker企業(yè)獎等獎勵榮譽，Environmental Advances/ Research、《地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報》等國內(nèi)外知名期刊編輯/編委，政府生態(tài)建設(shè)專家、環(huán)保企業(yè)技術(shù)顧問。主持國家自然科學(xué)基金和省部級重點研究項目等8項、橫向課題10余項，以第一或通訊作者已在大氣環(huán)境領(lǐng)域權(quán)威期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇，包括領(lǐng)域頂級期刊Environ. Sci. Technol.論文9篇，授權(quán)國家專利和軟件注冊權(quán)16項。

（核稿：陳慶彩 編輯：王舒婷）