过程工程所在气体扩散强化的单层有序ZnO微型防风林气敏传感器研究方面获进展

　　提升灵敏度以检测低浓度有毒有害气体是目前金属氧化物气敏传感器的一个重要发展方向。过程工程所材料化学与应用技术创新团队利用水热-模板法制备了单层有序的ZnO微型防风林型气敏传感器，该材料可直接测量痕量（小于100 ppb）苯气体并具有良好的响应和恢复性能。 

　　现实生活中，防风林被用于阻滞大风和吸附其中携带的颗粒，以此为模型构筑的树/花状阵列气敏薄膜（微型防风林，micro-windbreaks）可能是高灵敏度苯气敏传感器的一种理想结构，它需要满足两方面要求：一方面要利于气体分子的在其中的扩散，另一方面要有效捕捉气体中携带的被检测气体分子。这要求微型防风林一方面具有规则疏松的树/花状结构，另一方面应是具有多孔纳米结构的等级结构，以便提供大量的气体扩散通道，有利于被检测气体扩散到氧化物表面并与表面吸附氧反应，进而增强其气敏性能。 

　　在之前的工作中，团队利用LBZA构建了自支撑ZnO纳米球带花阵列薄膜（Sensors and Actuators B: Chemical，2013,177,562-568）。ZnO-SFF对苯气体表现出了良好的气敏性能，但由于紧密堆积导致其气体扩散效率未达到理想值。因此，在保持其基本的薄纳米带结构的前提下，团队构建了单层有序且较为疏松的纳米带花阵列薄膜（微型防风林）进一步提升气体在其中的扩散效率。经过优化晶粒连接和结构上强化气体扩散，ZMW可以检测痕量（小于100 ppb）的苯气体，响应-恢复曲线良好（R_50ppb=0.3851±4%，R_44.1ppm=11.87±1%），显示出其在精确检测方面的巨大潜力。经过简单Pt修饰，ZMW薄膜对苯气体的最佳操作温度可降低至350℃，且响应值得到极大的提升。 

　　相关研究成果发表在Sensors and Actuators B: Chemical杂志上（2013,186,614-621），以上研究工作得到国家863计划项目（No. 2010AA064903）的资助。 

单层有序的ZnO微型防风林型气敏传感器及其对苯的气敏性能 

　　 （材料化学与应用技术创新团队  姚明水）