近期，中科院合肥研究院安徽光机所激光中心方晓东研究员、孟钢研究员团队在p型铜铁矿气体传感器方面取得新进展。相关成果以《基于CuAlO₂表面可逆硫化-氧化反应的超高灵敏、高选择性H₂S气体传感器》为题，发表于国际知名传感器类期刊Sensors and Actuators B: Chemical杂志上。

　　开发基于氧化物半导体的超微型气体传感器，实现室内外大气污染物分子的快速识别检测具有重要的应用前景。传统的氧化物半导体因具有广谱响应而难以走向实用。安光所团队主要从传感材料（表面）设计与气体分子特征提取两方面入手，致力于具有识别检测功能氧化物传感器的开发。

　　p型铜铁矿（ABO₂）是一类重要的功能氧化物，丰富的A、B位离子选择为调控气体分子与其电荷交换提供了充足的自由度，有利于高选择性气体传感器的设计。此前，该课题组邓赞红副研究员已经在p型铜铁矿气体传感器上进行了大量研究工作，开发了可在室温工作、对氨气有高灵敏、高选择响应的AgAlO₂和CuScO₂传感器，相关成果已发表在Journal of Alloys and Compounds和Inorganic Chemistry杂志上。在此基础上，课题组童彬博士采用简单的溶胶-凝胶制备工艺探索出一种新型CuAlO₂硫化氢（H₂S）气体传感器。

　　H₂S是一种急性剧毒气体，吸入少量高浓度（~500ppm）H₂S可于短时间内中毒身亡，长时间暴露低浓度（~5-20ppm）H₂S对眼、呼吸系统及中枢神经都有损伤。我国国家职业卫生标准（GBZ 2.1-2007）规定工作场所H₂S职业接触限值（OELs）为10ppm。该课题组开发的CuAlO₂型传感器在160°C的工作温度下，对10ppm H₂S的电学响应达到4600，对100ppm NH₃、NO₂和多种挥发性有机物分子的响应小于2，表明优异的选择性。此外，CuAlO₂传感器还具有快速响应特性，一旦环境中H₂S的浓度高于4ppm，传感器电阻在约1分钟内增加3个数量级，可及时发出警报。

　　以上研究工作得到了国际合作和国家自然科学基金等项目的支持。

　　文章链接：

　　https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.09.182 

　　https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.inorgchem.9b01120 

　　https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.128027 

在160℃下CuAlO₂传感器对10 ppm H₂S的(a)选择性和(b)可重复性