中图分类：TP212.2

学科分类：510.80

成果类别：应用技术

成果水平：未评价

研究起止时间：2014-01～2015-12

评价形式：验收

气体敏感材料的选择和工艺控制等技术一直是制约金属氧化物半导体气体传感器核心技术的瓶颈。目前所开发的气敏材料存在着选择性差、性能不稳定和高功耗等问题。在充分的前期研究基础上,本项目利用结构可控的TiO2作为敏感元素,在微纳尺寸上对其进行掺杂改性,从而提高传感器的检测极限,解决气体传感器的选择性、可靠性和长期稳定性等问题,开发出便携式低功耗微型甲醛气体传感器。 项目首先开发出TiO2纳米管阵列、介孔空心TiO2微球等作为敏感材料,研究了微观结构随制备工艺参数的变化规律,实现TiO2敏感材料的可控制备;其次,系统研究TiO2微观结构改变对甲醛气体感应性能的调控作用,通过元素掺杂和表面改性优化气体敏感性能,并探明其作用机理;最后,将优化后的敏感材料与微电路相集成,系统完成TiO2微传感器气敏性能的测试与性能评估,开发出基于介孔空心TiO2微球、具有高灵敏度和高选择性的光催化电阻型甲醛传感器。 项目任务书要求的主要技术、经济指标包括： 1)开发的甲醛气体传感器达到室内甲醛安全监测应用水平。功耗：小于0.2 W;响应时间：t90 ＜ 60 s;使用环境：-20-50 ℃ ,湿度＜95％RH; 2)开发的甲醛气体传感器达到实际安全监测工业化应用水平。 通过本项目的实施,基于结构可控的TiO2开发出便携式低功耗微型甲醛气体传感器,达到如下性能指标： 1)开发出光催化型室温甲醛气体传感器,传感器功耗：0.02 W,响应时间小于10 s,恢复时间小于60 s,使用环境：-20-50 ℃,湿度范围：20-100％RH; 2)所开发气体传感器的甲醛检测限可达到0.124ppm,对5ppm以内的其他干扰气体,如甲醇、乙醇、丙酮、氨气等均无响应,具有良好的抗干扰能力,达到了实际安全监测的应用水平。 通过与单片机集成,项目开发出的便携式低功率微型甲醛气体传感器,可实现传感器的能源控制、数据采集和无线传输。项目共发表高水平SCI研究性论文8篇,申请3项国家发明专利,已经获得授权专利1项。培养博士生1名,硕士生4名。