为耐湿硫化氢传感器开发的疏水分子筛
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2023-03-07 15:57:59
摘要 中国科学院合肥物质科学研究院(HFIPS)孟刚研究员课题组 利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)研究高性能耐湿硫化氢(H 2 S)传感器，为 H 2 S 化
中国科学院合肥物质科学研究院(HFIPS)孟刚研究员课题组 利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)研究高性能耐湿硫化氢(H 2 S)传感器，为 H 2 S 化学电阻器在环境潮湿空气中的实际应用提供了一条途径。
结果分别发表在 ACS Applied Materials & Interfaces 和 Chemical Communication上。
H 2 S是一种无色、易燃、易爆、强腐蚀性、剧毒气体，广泛存在于半封闭和高湿度场所。铜铁矿、ZnO 和 CuO 等一些氧化物对干燥空气中的 H 2 S具有高响应性，但湿度往往会干扰传感器的响应。另外，H 2 S是一种强腐蚀性气体，其腐蚀性随湿度的增加而增强。这导致传感器在高湿度环境中快速腐蚀和退化，这成为传感器实际应用的重要挑战。
为了解决这些问题，科学家们 采用热蒸发法在Pt单原子锚定的CuCrO 2上蒸镀了疏水性半透膜聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
该论文的第一作者张若凡将PDMS的生物功能作用描述为“一石二鸟”。
PDMS 具有疏水性。可有效隔绝环境中水汽的侵入，减弱环境湿度对传感器的影响，显着提高传感器在潮湿环境中的长期稳定性。
另一方面，PDMS膜上的微孔可以有效阻挡直径略大于H 2 S的甲硫醇(CH 3 SH)分子，起到“分子筛”的作用，进一步提高了传感器对H的选择性2秒。
基于PDMS涂层CuCrO 2的耐湿H 2 S传感器具有低工作温度(100℃)、高响应(在50%相对湿度下对于5 ppm H 2 S 高达151 )、高选择性和良好的长寿命长期稳定性，为H 2 S传感器在石化、天然气等领域的实际应用奠定了重要基础。
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