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為耐濕硫化氫傳感器開發(fā)的疏水分子篩
來源:張南南,中國科學(xué)院 發(fā)表于 2023/3/6

PDMS膜在設(shè)計(jì)H2S傳感器中的雙功能作用——提高耐濕性和選擇性。來源:張若凡

由中國科學(xué)院合肥物理科學(xué)研究院孟剛教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)研究高性能耐濕硫化氫(H2S)傳感器,為H的實(shí)際應(yīng)用鋪平了道路2S 在環(huán)境潮濕空氣環(huán)境中的化學(xué)電阻器。


研究結(jié)果已發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces and Chemical Communications上。


H2S是一種無色、易燃、易爆、高腐蝕性和劇毒的氣體,廣泛存在于半封閉和高濕度環(huán)境中。一些氧化物,包括德拉磷礦、ZnO 和 CuO,對 H 具有很高的敏感性2S在干燥空氣中,但濕度往往會干擾傳感器的響應(yīng)。此外,H2S是一種高腐蝕性氣體,其腐蝕性隨濕度的增加而增加。這導(dǎo)致傳感器在高濕度環(huán)境中快速腐蝕和退化,成為傳感器實(shí)際應(yīng)用的一大挑戰(zhàn)。


為了解決這些問題,科學(xué)家們在Pt單原子錨定的鉻酸銅(CuCrO)上沉積了PDMS的疏水性和半滲透性膜。2)通過熱蒸發(fā)法。


該研究的作者張若凡將PDMS的生物功能作用描述為“一石二鳥”。


PDMS具有疏水性。它可以有效地隔離環(huán)境中水蒸氣的滲透,減弱環(huán)境濕度對傳感器的影響,并顯著提高傳感器在潮濕環(huán)境中的長期穩(wěn)定性。


另一方面,PDMS膜中的微孔可以有效阻斷直徑略大于H2S.它充當(dāng)“分子篩”,進(jìn)一步提高了傳感器對H2S.


耐濕H2基于PDMS涂層CuCrO的S傳感器2具有低工作溫度 (100 °C),高響應(yīng)(151 ppm H 時(shí)高達(dá) 52S在50%相對濕度下)、高選擇性、良好的長期穩(wěn)定性,為H2S傳感器應(yīng)用于石化、天然氣等領(lǐng)域。

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