近年來，基于一維納米結(jié)構（如納米線、納米管）的化學電阻型傳感器，因具有較高的檢測靈敏度和較快的響應速度，成為爆炸物氣氛檢測的理想材料。根據(jù)一維納米結(jié)構傳感器敏感層結(jié)構的不同，可將其劃分為薄膜基傳感器和單根納米結(jié)構基傳感器。單根納米結(jié)構基傳感器具有體積小、檢測靈敏度高、功耗低等優(yōu)勢，但其存在制備工藝復雜、穩(wěn)定性低、重復性差等難題。
薄膜基傳感器制備工藝簡單、穩(wěn)定性高、重復性好，更容易大規(guī)模制備和產(chǎn)業(yè)化應用，但是由于一維納米結(jié)構容易發(fā)生團聚，使得其比表面積大的優(yōu)勢得不到充分發(fā)揮，進而造成薄膜基傳感器的檢測靈敏度較低。因此，如何兼顧上述兩種敏感層結(jié)構的優(yōu)點，既簡化制備工藝，提高穩(wěn)定性，又保持檢測靈敏度高和響應速度快，成為爆炸物氣氛檢測領域具有挑戰(zhàn)性的研究課題。
中國科學院新疆理化技術研究所環(huán)境科學與技術研究室的科研人員利用分級結(jié)構材料設計與傳感材料表面態(tài)摻雜調(diào)控相結(jié)合的方案，成功制備了Mn2+摻雜的ZnS納米線組成的海膽狀分級結(jié)構，并且實現(xiàn)了對海膽狀ZnS氣敏性能的有效調(diào)控。基于該ZnS分級結(jié)構的薄膜傳感器陣列，能夠在不超過5秒的時間內(nèi)實現(xiàn)對7種爆炸物氣氛的高靈敏、識別檢測。
該研究不僅為薄膜傳感器的性能優(yōu)化做出了有益嘗試，并且為涉爆分析物的識別檢測以及金屬硫化物在化學電阻型傳感檢測領域的應用提供了借鑒。
相關研究成果發(fā)表在ScientificReports上。該工作得到了國家自然科學基金、中科院“百人計劃”等項目的資助。
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