1. 清新电源首页
  2. 学术动态
  3. 博采百家
  4. MaterialsViews

一种快速检测痕量爆炸物气氛策略:过渡金属掺杂氧化锌

爆炸物检测对于反恐防暴和维护国家安全具有重要意义。爆炸物的饱和蒸气浓度均较低,难以实现对其气氛检测。因此,制备高灵敏度、快速响应的气敏材料对于爆炸物气氛检测具有重要意义。近年来,一系列理论及实验结果表明,金属氧化物掺杂能够提高气敏材料对目标分子的响应大小,其原因归结于表面缺陷的存在。然而,掺杂对气敏材料响应速度的影响鲜有研究。能否可以通过元素掺杂调控材料结构和表面缺陷,从而实现对爆炸物气氛的快速超灵敏检测具有重要研究价值。中国科学院新疆理化技术研究所窦新存研究员课题组针对这一问题,进行了深入而细致的研究,通过过渡金属元素(Fe、Co、Ni)掺杂氧化锌(ZnO)显著地提升了对于痕量爆炸物气氛的响应速度,并通过验证性实验揭示了材料表面缺陷态与其响应速度的关系。

一种快速检测痕量爆炸物气氛策略:过渡金属掺杂氧化锌2015年,窦新存团队屈江等人为了探究气敏响应快慢与材料的结构和表面缺陷的关系,采用溶胶-凝胶法制备了富含表面缺陷的氧化锌(ZnO)纳米颗粒。通过电子顺磁共振表征发现,纳米颗粒的表面缺陷浓度与气敏响应大小存在重要联系,证明单电子氧空位对气敏性能起决定性作用。同时,过渡金属掺杂使得ZnO纳米颗粒中心的外部产生了一个局部电荷聚集层,能够显著缩短对爆炸物气氛的响应时间和回复时间。以该过渡金属掺杂的ZnO纳米颗粒为敏感膜组成的气体传感器阵列对室温下硝基爆炸物饱和蒸气和两种非制式爆炸物原料的蒸气均表现出良好的响应与区分能力,可以在13秒内将9.1 ppb的三硝基甲苯(TNT)和4.9 ppt的黑索金(RDX)从高浓度的结构类似物,如12.5%的苯,3.85%的甲苯和394.7 ppm的硝基苯中很好的分辨出来。通过与近年来相关文献报道比较发现,该传感材料的响应速度和大小超越目前世界上最灵敏的爆炸物气氛传感材料。该研究工作首次通过掺杂将材料的结构和响应速度联系起来,将为传感器的实用化提供有力的保障。相关文章发表于SmallDOI: 10.1002/smll.201503131)上。

猜你喜欢

基于一维无机材料的爆炸物蒸气电学传感器研究综述与展望

金属有机多面体实现ppt级别爆炸物探测

二硫化钼纳米片—钯纳米粒子复合物室温下高灵敏检测氢气

(点击以上标题可以阅读原文)




一种快速检测痕量爆炸物气氛策略:过渡金属掺杂氧化锌

MaterialsViewsChina & Wiley 官方微信平台

聚焦材料新鲜资讯

材料大牛VS新秀访谈
MVC论文排行榜每月新鲜出炉
热爱科研的你还在等什么,快加入我们一起微互动吧!!!


微信号:materialsviews

wileychina

微博:materialsviews中国

欢迎个人转发和分享,刊物或媒体如需要转载,请联系:

materialsviewschina@wiley.com

关注材料科学前沿,请长按识别二维码

一种快速检测痕量爆炸物气氛策略:过渡金属掺杂氧化锌一种快速检测痕量爆炸物气氛策略:过渡金属掺杂氧化锌

点击左下角“阅读原文”,阅读Small原文

本站非明确注明的内容,皆来自转载,本文观点不代表清新电源立场。

发表评论

登录后才能评论