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合肥研究院开发出对石化等应用场景适应度更高

发布日期:2021-04-09 07:50

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

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  中国科学院紫金山天文台(中国科大天文与空间科学学院)2021年接收“推免生”章程

  2020年南昌大学-中国科学院稀土研究院“稀土专项”联合培养博士研究生“申请-考核”制招生公告

  S是一种易燃、易爆、有腐蚀性的窒息性剧毒气体,存在于石油开采、石油提炼、天然气井、矿井、造纸、印染、制药、污水处理等多个行业。因H

  S传感器需要在较高的工作温度(~150 – 350 °C)下工作,限制了其在天然气、石化、矿井等易燃易爆场所的应用。此外,环境中动态变化的水汽(极性分子,浓度10

  中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所激光技术研究中心研究员方晓东、孟钢团队研发出低温抗湿度干扰,对石化等监测应用场景适应度更高的硫化氢(H

  (SBO)为母体材料,复合10 mol% ZnO,形成SBO/ZnO n-n异质结复合传感器。该复合材料继承了SBO优异的疏水特性,削弱了环境中极性水分子在传感器表面的吸附作用,使器件具有优异的抗湿度干扰特性,并且ZnO在较低温(75℃,低于国际电工委员会最苛刻的T6等级温度—85℃)表面硫化后,表面生成的ZnS会通过ZnO向SBO注入大量载流子,使复合器件具有优异的选择性、高响应(10 ppm H

  S灵敏度为107.6)和低检测限(~20 ppb)。此外,器件出色的长期稳定性(96天后响应下降约3%)为氧化物半导体型H

  上。研究工作得到国家自然科学基金、中科院国际合作及合肥研究院安徽光机所相关项目的支持。

  传感器气敏响应特性:(a)选择性;(b)长期稳定性;(c)湿度依赖性;(d)本工作与现有H

  H2S是一种易燃、易爆、有腐蚀性的窒息性剧毒气体,存在于石油开采、石油提炼、天然气井、矿井、造纸、印染、制药、污水处理等多个行业。因H2S泄露导致的中毒事故时有发生,因此进一步强化H2S的监测预警十分重要。

  尽管金属氧化物半导体型H2S传感器具有尺寸小、功耗低、易于布网等优点,但绝大部分H2S传感器需要在较高的工作温度(~150 – 350 °C)下工作,限制了其在天然气、石化、矿井等易燃易爆场所的应用。此外,环境中动态变化的水汽(极性分子,浓度102 - 105 ppm)常会占据氧化物半导体(如SnO2、ZnO等)传感器表面活性位点,常导致传感器灵敏度的下降及(H2S)选择性的丧失。

  中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所激光技术研究中心研究员方晓东、孟钢团队研发出低温抗湿度干扰,对石化等监测应用场景适应度更高的硫化氢(H2S)传感器。科研人员采用具有疏水特性的(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7(SBO)为母体材料,复合10 mol% ZnO,形成SBO/ZnO n-n异质结复合传感器。该复合材料继承了SBO优异的疏水特性,削弱了环境中极性水分子在传感器表面的吸附作用,使器件具有优异的抗湿度干扰特性,并且ZnO在较低温(75℃,低于国际电工委员会最苛刻的T6等级温度—85℃)表面硫化后,表面生成的ZnS会通过ZnO向SBO注入大量载流子,使复合器件具有优异的选择性、高响应(10 ppm H2S灵敏度为107.6)和低检测限(~20 ppb)。此外,器件出色的长期稳定性(96天后响应下降约3%)为氧化物半导体型H2S传感器在石化、天然气、矿井等多领域的实际应用奠定了重要基础。

  相关研究成果以“基于(Sr0.6Bi0.305)2Bi2O7/ZnO异质结的新型高性能低温H2S气体传感器”为题,发表在Journal of Hazardous Materials上。研究工作得到国家自然科学基金、中科院国际合作及合肥研究院安徽光机所相关项目的支持。

  传感器气敏响应特性:(a)选择性;(b)长期稳定性;(c)湿度依赖性;(d)本工作与现有H2S传感器的工作温度及灵敏度对比,背景为IEC防爆等级T3-T6。


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