导电聚氨酯复合材料在气体传感领域的研究进展

基于导电新技术在传感领域的应用发展,概述了导电聚氨酯复合材料的制备方法和近年来几类导电聚氨酯复合材料作为气敏材料在气体传感领域的应用的研究进展。指出了聚氨酯复合材料作为气敏材料面临的挑战,展望了导电聚氨酯复合材料未来的发展前景。     

新型聚合物基气敏传感器用导电材料研究进展

按复合材料型传感器、杂合材料型传感器和传感器阵列分类,综述了新型炭黑(CB)填充聚合物气敏传感器用导电材料的研究进展,描述了这种传感材料的气敏响应性能,讨论了影响材料气敏性能的一些因素,并对材料的响应机理作了初步探讨。     

聚苯胺/碳纳米管气敏材料的研究进展

聚苯胺具有良好的氧化还原性和环境稳定性以及优异的导电性，是一种良好的气敏材料。但是聚苯胺的共轭离域结构使其在中性和碱性环境中的应用受到制约。碳纳米管具有比表面积大、可在常温下表现出对于不同气体良好的吸附能力的特点，但是单纯的碳纳米管对气体的吸附选择性较差。文章主要介绍了采取金属、金属氧化物或者聚合物掺杂等不同手段改性的聚苯胺、碳纳米管以及聚苯胺/碳纳米管复合材料分别作为气敏材料的气敏性能及气敏机理的研究进展，得出经过改性的聚苯胺/碳纳米管复合材料具备更加优良的气敏特性，但也指出存在复合材料各部分协同作用机理尚不明确，除氨气外其余气体的气敏反应机理研究较少的问题，提出未来应进一步探索复合材料气敏反应机理与复合材料各部分的协同作用机制，设计出所需要材料的分子结构，进而有针对性地对聚苯胺和碳纳米管进行功能化掺杂，合成优良的复合气敏材料。     

微纳结构二氧化锡气敏传感器的研究进展

二氧化锡(SnO_2)是一种重要的半导体气敏材料,特别是具有不同形貌的微纳结构SnO_2,由于其粒子尺寸小,比表面积大,成为广泛研究的气敏材料之一。简要介绍了SnO_2的晶体结构和传感机理,综述了近年来具有不同形貌的微纳结构SnO_2气敏传感器以及金属和金属氧化物掺杂的微纳结构SnO_2气敏传感器的研究进展,并对微纳结构SnO_2气敏传感器未来的研究方向和重点进行了展望。     

微纳结构二氧化锡气敏传感器的研究进展

二氧化锡(SnO_2)是一种重要的半导体气敏材料,特别是具有不同形貌的微纳结构SnO_2,由于其粒子尺寸小,比表面积大,成为广泛研究的气敏材料之一。简要介绍了SnO_2的晶体结构和传感机理,综述了近年来具有不同形貌的微纳结构SnO_2气敏传感器以及金属和金属氧化物掺杂的微纳结构SnO_2气敏传感器的研究进展,并对微纳结构SnO_2气敏传感器未来的研究方向和重点进行了展望。     

（急）In2O3-CuO的制备及其光活化下的室温甲醛气敏性能

以InCl3.4H2O和Cu(NO3)2.3H2O为原料,尿素为沉淀剂,采用水热法制备In2O3-CuO复合材料。通过微观结构表征和宏观气敏特性相关联,探究紫外光活化In2O3-CuO复合材料的气敏性能与传感机制。研究结果表明,In2O3-CuO复合材料在375 nm 紫外光照射室温（25℃）条件下对50 ppm甲醛气体的灵敏度为298,与纯In2O3（2.4）相比灵敏度提高124倍,气敏性能的巨大提升归因于In2O3与CuO形成的p-n异质结,协同光活化条件下异质结界面产生的光生电子-空穴与氧物种（O2和O2-）间建立了氧的光活化吸附－解吸循环,使得室温下材料的气体吸附－解吸过程和表面反应增强。为光敏材料的应用和室温气体传感材料的设计提供了新的策略。     

沸石及其复合物气体传感器的研究与应用

半导体金属氧化物是一种常见的气敏材料,以该类型材料作为敏感材料可以设计出具有不同传感原理的气体传感器,但选择性和灵敏度不佳却一直是该类气体传感器的不足。为了解决该问题,常将气敏材料与沸石进行复合,制备金属氧化物/沸石气体传感器,利用沸石独特的物理、化学特性来改善金属氧化物的气敏特性。近年来,许多研究者对金属氧化物/沸石气体传感器进行了研究,使该类传感器对目标气体的选择性与灵敏度均有了提升。为了更好地总结已有的研究内容,以气体传感器的检测原理为主线,对金属氧化物/沸石气体传感器进行了总结,结合沸石对气敏特性的改善进行归纳梳理,从传感器的制备方法、气敏特性和敏感机理等多方面进行了详细的整理和分析,为后续此类工作的开展提供基础。     

PCVD法制备高敏感非晶氧化铁气敏材料

本文研究了沉积工艺条件对超微粒形成的影响,用PCVD法成功合成出具有良好气敏效应的纳米级非晶氧化铁气敏材料。并且采用ED,XRD,TEM,IR,XPS,DTG等现代化仪器对材料的结构与组成进行了研究。表明初始产物的表面有大量吸附杂质,可通过热处理而将之除去。热处理后,材料表面仍有大量的吸附氧,非晶的晶化温度在270—280℃之间。对元件的测试结果表明:超微粒元件具有工作温度低(250℃),气体灵敏度高(C_2H_5OH,200ppm,25倍),响应速度快以及选择性和稳定性良好的优点,其气敏机理显示出表面控制型气敏机理的特点。这些与传统材料和传统机理不同,有待进一步研究。     

聚合物/碳黑气敏导电复合材料的研究进展

从聚合物/碳黑(CB)气敏导电复合材料的研究体系、气敏响应性能的影响因素、气敏响应机理三方面综述了近年来聚合物/CB气敏导电复合材料研究的新进展,讨论了目前研究尚存在的一些不足之处,并展望了聚合物/CB气敏导电复合材料的今后研究发展方向。     

基于金属氧化物的乙醇检测气敏材料的研究进展

金属氧化物型半导体气体传感器是目前常用的乙醇检测手段,深入研究和改进金属氧化物型半导体材料是提升传感器性能的重要方式。本文首先论述了气敏检测的机理和影响因素,并综述了近年来发展的主要金属氧化物型半导体气敏材料,重点介绍了不同微观结构的Co₃O₄、ZnO、SnO₂及掺杂金属氧化物材料、氧化物异质结等的研究和发展情况,对它们的合成方法、结构特点以及结构与乙醇气敏性能之间的关系进行了探讨。分析表明,减小材料颗粒尺寸、构建大比表面积多孔结构、掺杂和复合改性,是提升金属氧化物材料气敏性能的有效措施。此外,基于传感器微小化的趋势,以微机电系统（MEMS）工艺为基础的微型传感器成为气体传感器的发展趋势。然而,目前针对金属氧化物气敏材料的制备依然缺乏一定的理论指导,气体检测缺乏相应的机理研究,亟需物理、化学、材料等多学科的相互结合,促进乙醇等半导体气体传感器的进一步发展。     

不同模式多功能柔性传感器研究进展

柔性传感器能够实现压力、应变、温度、湿度及气体等与人体健康相关信号多功能识别及监测,在可穿戴人工智能设备的开发中展现出巨大的应用前景。本文综述了具有多种模式监测功能的柔性电化学式传感器领域最新研究成果,包括双模式传感器、三模式传感器和多模式传感器;重点介绍了传感器实现多功能监测的途径和传感机理。研究表明,多模式传感性的实现方法主要包括结构设计和多功能材料制备两种。而基于先进功能材料(包括纳米金属、纳米碳及导电聚合物)和柔性基体材料(如水凝胶、气凝胶及弹性聚合物)所制造的柔性多功能复合材料可有效降低多模式传感器的复杂性。最后,对比并指出了不同类型的功能材料在制造多功能柔性传感器中的特点与优势,为多功能柔性传感器的研究提供借鉴意义。     

面向不同工业二氧化碳分离体系的膜材料研究进展

膜法二氧化碳分离具有无相变、低能耗等优势，在碳捕集和气体净化等领域具有极大的潜力。膜分离是一种基于组分渗透速率差异的分离过程，其中，气体组分的物化性质差异是实现分离的前提，而膜材料有效识别组分的差异则是高效分离的关键。烟道气、天然气、合成气是最典型的三种二氧化碳分离体系，组成以及操作条件都存在显著的不同。膜材料的设计，既要充分利用组分的性质差异，进行功能基团和聚集结构的针对性设计，实现高分离性能，又要充分考虑操作条件的特殊性，保证良好的分离效率、耐受性和操作稳定性。以二氧化碳分离膜的渗透传质机理为基础，结合不同体系的组成差异和操作条件差异，综述近年来二氧化碳分离膜材料的研究进展，并对未来的研究方向以及瓶颈问题进行展望。     

Review of recent progress on graphene-based composite gas sensors

Development of gas sensors for detecting toxic, harmful, flammable, and explosive gases has always been very popular research direction. Graphene is considered potential chemi-resistive gas sensing material owing to its high specific surface area and good conductivity. Recent studies have shown that graphene-based gas sensors doped with metals, polymers, and metal oxides have good sensitivity, selectivity, and repeatability. Moreover, they are superior to traditional gas sensors. In this review, sensing mechanism of such composite sensors is introduced. In addition, research status on various sensors is discussed, and their advantages and disadvantages are summarized. Possible improvement methods are proposed as well. Finally, several common problems characteristic of graphene-based gas sensors are described, together with some critical ideas for improving their performance.     

纳米氧化锌的制备方法及其光催化性能

纳米氧化锌（ZnO）作为一种高功能材料,被广泛应用于气体传感、催化、能源、光电材料等领域,在紫外光照射下,可产生光致电子-空穴对,表现出良好的光催化特性,可以提高氧化还原反应的速率,氧化难降解有机物用于污染治理,具有无毒、高效、低成本等优点。综述了近年来纳米氧化锌的制备方法及原理,介绍了其光催化性能的机理和表征方法。提出今后需加强对掺杂纳米ZnO的理论和制备技术研究,加大纳米ZnO薄膜光催化性能的研究,对纳米ZnO进行改性,提高光催化活性,进一步拓宽工业化应用领域。     

用于气体传感器的碳复合NiO敏感材料

二甲苯是工业生产中关键的化工原料，可用于生产油墨、涂料等，是一种典型的挥发性有机化合物。作为燃料、油漆的常用稀释剂，工业生产的常用溶剂，生活及生产过程中都避免不了与二甲苯进行接触。这种典型的挥发性有机化合物含量一旦接触超标就会对人类的身体健康造成威胁，因此二甲苯气体的检测很有必要。目前，许多金属氧化物半导体和碳材料都被认为是有潜力的气体传感材料，但是由于对传感器的性能要求会不断提高，研究新型的气体传感材料尤为重要。碳材料如石墨烯、碳纳米材料出现后，为敏感材料的研发开辟了新的方向。本文采用水热反应法成功合成出了荧光碳纳米材料复合的NiO，并研究了材料的传感性能。结果表明材料对二甲苯具有良好的响应，紫外光激发及最佳工作温度条件下对1.3μL/L二甲苯灵敏度可以达到2.9，检测下限可以达到0.215μL/L，对SO₂、丙酮、甲苯、甲醛等干扰气体具有选择性，响应时间29s，恢复时间31s。     

油茶壳综合利用研究进展

油茶壳作为油茶（Camellia oleifera Abel）加工过程中产生的副产物,通常被直接丢弃或者焚烧处理。对油茶壳进行资源化利用不仅可以提高其自身附加值,还可以解决其带来的环境污染问题。基于现有研究,本文介绍了油茶壳中主要功能成分以及油茶壳在材料化、肥料化及能源化的利用情况。油茶壳中含有鞣质、茶皂素、黄酮和多糖等物质,使得油茶壳成为抑菌、抗氧化、抗病毒等应用的理想原料。在材料化方面,油茶壳活性炭吸附剂显示出良好的吸附效果,但以油茶壳为原料制备的电容材料电导率低,木质复合材料力学性能不佳。在肥料化方面,利用油茶壳制备的有机肥和培养基有明显改善土壤、提高肥料品质、促进种苗生长的效果。在能源化方面,较高的木质素、半纤维素和纤维素含量使油茶壳在直燃发电、厌氧发酵产沼气、制备生物乙醇和生物油等方面具有一定优势,但存在氯化物腐蚀锅炉、木质素难降解、生物乙醇产率低、生物油产量少等问题。对油茶壳未来利用方向提出展望,油茶壳在制备碳材料方面需针对性炭化以用作电容材料,木质复合材料方面需改善结构以提高材料力学性能,在功能成分利用方面需开发高附加值的深加工产品并扩大生产规模,在能源方面需解决生物质转化过程的集成问题。     

基于MOFs材料的酸性气体传感器应用研究进展

采用化学气体传感器对有害酸性气体进行实时有效的监测具有重要意义.目前的传统材料在灵敏度、选择性和稳定性等方面仍存在很大问题.金属有机框架材料(MOFs)是一种具有多孔结构的有机-无机杂化材料,具有孔隙率结构丰富、孔结构可调节和比表面积大等特点,已成为当今新功能材料研究的热点.MOFs材料的优良特性为解决上述问题提供了很...     

体相超疏水材料及其在大气污染控制领域的应用研究进展

体相超疏水材料因其优异的疏水性能,可广泛应用于工业防锈、管道运输、光电材料、建筑材料、纺织等领域,成为目前功能材料的研究热点之一。本文首先针对体相超疏水材料的结构特性及制备方法进行了综述。其次,针对体相超疏水材料在对挥发性有机物（VOCs）、NO_x和二氧化硫（SO₂）的净化与检测、对二氧化碳（CO₂）的捕集和还原等大气污染检测与控制领域的应用进展进行了概述。在此基础上,一方面对现有典型气体污染物控制技术的特点及其存在的问题以及体相超疏水材料与现有大气污染控制技术相结合所具备的优势进行了阐述;另一方面,对超疏水材料目前存在的耐久性差、制备过程复杂、制备原料昂贵且污染大等缺点,对体相超疏水材料的改进及应用提出了展望。     

酚醛基炭气凝胶的研究进展

炭气凝胶是一种多孔纳米炭材料,具有低密度、高孔隙率、高比表面积、优异的导电性和良好的成型性能等优点,是炭材料研究的热点和重要方向。本文旨在通过阐明酚醛基炭气凝胶的制备原料和制备工艺的发展过程,从而突出未来酚醛基炭气凝胶的发展方向。基于此,本文首先重点介绍了酚醛基炭气凝胶的制备方法,主要包括溶胶-凝胶化、干燥以及炭化过程三个最主要的步骤;进而详述了以三种不同的前体,即间苯二酚、苯酚、生物质单宁/木质素分别制备酚醛基炭气凝胶的方法及其优缺点;接下来对酚醛基炭气凝胶作为吸附材料（气体吸附/液体吸附）的吸附量以及在电化学储能以及其他领域的应用进行了综述;最后对酚醛基炭气凝胶未来的研究方向和发展前景进行了总结和展望。文章指出,传统的以间苯二酚为原料辅以超临界干燥的方法制备的酚醛基炭气凝胶,原料成本较高,反应条件苛刻,实际生产应用受限;以苯酚取代间苯二酚,亦或是采用冷冻干燥等方法改进其制备工艺,可以大幅度降低原料和生产成本;但未来的发展方向和重点将是绿色、可再生的生物质原料（单宁、木质素、腰果酚等）及复合气凝胶材料的研发。因此,酚醛基炭气凝胶在未来的发展还需要进一步改进其制备工艺和方法,拓宽其原料来源,从而提高性能,扩大应用领域。