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    科學研究

    環境學院陳慶彩教授團隊在氣體傳感器領域取得重要進展

    2024-10-08 08:35 文、圖/環境學院 沙桐 點擊:[]

    近日,環境科學與工程學院陳慶彩教授團隊,在惡臭氣體傳感器技術方面取得重要進展,并在國際傳感領域頂級期刊《Sensors and Actuators: B. Chemical》上發表了題為“Chemiresistive triethylamine detection based on the novel Ti3C2Tx/Co-BDC gas sensor”的研究論文。我校陳慶彩教授和日本東北大學Shu Yin教授為共同通訊作者,環境學院博士生劉歡為文章第一作者,陜西科技大學為第一通訊單位。

    氣敏材料的設計、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)作為典型的環境惡臭氣體,廣泛應用于化工行業、藥物合成和工業生產中。接觸有機胺可能對肝臟和神經系統造成損害,甚至引發致命風險。因此,快速、準確識別和監測空氣環境中的有機胺對于保護人體健康、提高空氣質量具有重要意義。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、響應時間長等明顯局限,在某些特殊環境中具有易燃、易爆的安全隱患,并且影響了實時監測的有效性。

    針對以上技術問題,我校陳慶彩教授團隊開發出一種基于MXene復合材料的新型氣體傳感器,實現了對有機胺氣體的超靈敏檢測。并且該傳感器工作穩定能夠在低于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,將響應時間和恢復時間平均縮短至15秒,達到了亞分鐘級的快速檢測。通過理論模擬發現,這一技術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域的空氣質量監測提供了安全、高效、便攜、低成本的解決方案,保障工業安全生產和社會人類健康。目前,該項技術也已經獲得了國家發明專利授權。

    原文鏈接:

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

    新聞小貼士:

    陳慶彩,教授、博士生導師。從事大氣污染監測、治理及其環境效應等方面的研究工作。畢業于日本名古屋大學,入選陜西省高層次人才、榮獲陜西省五四青年獎章、陜西省青年科技新星稱號,獲中國產學研合作創新獎、陜西省高校優秀研究成果獎、陜西省環保科學技術獎、陜西省環境保護青年科技獎、日本大氣化學學會獎、HORIBA和Bruker企業獎等獎勵榮譽,Environmental Advances/ Research、《地球科學與環境學報》等國內外知名期刊編輯/編委,政府生態建設專家、環保企業技術顧問。主持國家自然科學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境領域權威期刊發表學術論文60余篇,包括領域頂級期刊Environ. Sci. Technol.論文9篇,授權國家專利和軟件注冊權16項。

    (核稿:陳慶彩 編輯:王舒婷)

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