大连化物所研制出基于电喷印技术打印的双层结构H2传感器

2024年08月01日 08:37:15 人气: 16131 来源: 大连化学物理研究所

　　【仪表网研发快讯】近日，大连化学物理研究所仪器分析化学研究室微型分析仪器研究组(105组)耿旭辉研究员、关亚风研究员团队研制出基于电流体动力学(EHD)喷射技术原位打印的双层结构H2传感器，解决了传统半导体电阻式H2传感器灵敏度低、选择性差的问题，提供了一种高精度、高可靠、高稳定地测定环境中H2的电阻式传感器设计途径。

　　在工业生产、燃料电池等领域实现对H2的高灵敏度检测及泄漏预警具有重要意义，降低常见干扰气体(CO、CO2和CH4)的交叉响应，进而提高H2传感器的选择性也是H2检测领域的研究重点。

　　本工作中，团队采用构建双层结构传感膜的策略，制备了由铂负载型介孔二氧化硅泡沫(Pt-MCF)催化过滤层，以及ZnO/SnO2/Au(ZSA)传感层构成的H2传感器。催化过滤层用于选择性催化氧化强干扰气体CO，使其交叉干扰从58%降低至15%。研究发现，裙带菜结构ZSA传感层有利于电子传输，使得H2响应值提高了7倍。该双层传感器通过独立控制催化过滤和化学传感过程，实现了对材料气敏性能的高效调控，该设计思路可进一步扩展应用到其他气体传感元件的研制中。

　　本工作中的传感膜的制备采取了EHD喷射打印技术，该技术具有分辨率高(50nm)、墨水兼容性强、可实现微图案设计制造、喷射液滴动能大、所制薄膜均匀致密等优点，在此前双层结构H2S气体传感器的制备工作中表现出良好的可设计性和可操作性(Sensors and Actuators B: Chemical，2024)。团队通过调控墨水的组成并调节EHD打印参数，制备的具有“上疏下密”微结构的双层H2S传感膜在灵敏度、响应速度、长期稳定性等方面表现出良好的综合性能，证明了利用EHD喷射打印技术制造多层结构可调控传感器的优势。

　　相关成果以“Selective detection of H2 by Pt-MCF/ZSA bilayer sensor prepared in situ via EHD jet printing”为题，发表在《传感器和执行器B：化学》(Sensors and Actuators B: Chemical)上。该工作的第一作者为我所105组博士研究生李佳敏。该工作得到了国家自然科学基金、中国科学院仪器设备研制等项目的资助。(文/图李佳敏)

关键词： H2传感器

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