氨氣是一種有毒易揮發且具有強刺激性的工業氣體，作為化學原料廣泛應用于化學工業、食品加工和醫療領域。痕量氨氣的檢測對于環境和人體健康保護以及工業生產安全防范具有重要意義。現有氨氣傳感技術存在工作溫度高、選擇性差及響應速度慢等方面的不足，難以滿足實際應用需求。
中科院聲學所超聲學實驗室王文研究團隊與中科院空天技術研究院孫建海團隊合作，將微納聲表面波器件技術與氧化石墨烯-氧化錫（GO-SnO2）納米復合材料相結合，設計并制作了一種在室溫條件下(25攝氏度)靈敏度達到ppb級的新型聲表面波氨氣傳感器。該復合材料具有較大的表面積和較多的化學活性位點，大幅增加了氨氣吸附效率，從而提高了傳感器靈敏度與響應速度。
研究人員利用氧化石墨烯-氧化錫納米復合材料制備于聲傳播路徑表面，構建出了小尺度聲表面波氨氣傳感器。他們結合鑒相傳感電路，對所研制的聲表面波氨氣傳感器進行實驗測試，結果表明相對于國內外已報道氨氣傳感器，該傳感器實現了低檢測限（40ppb）、高靈敏度（0.098 mV/ppb）以及快速的傳感響應(<16.4 s)，此外還具有良好選擇性和重復性的特點，在痕量氨氣的檢測中具有很好的應用前景。
相關研究成果在線發表于Top期刊Sensors and Actuator B-Chem.（IF：9.221）。
本研究獲得國家自然科學基金(No.11774381,No.62174163)、國家重點研發計劃(No.2020YFB1506205)資助。
圖1 氧化石墨烯-氧化錫納米復合材料的表征（圖/中科院聲學所）
圖2 聲表面波氨氣傳感器及其響應特性（圖/中科院聲學所）
關鍵詞：
聲表面波；氨氣傳感器；氧化石墨烯-氧化錫納米復合材料
參考文獻：
Xinyang Sun, Tingting Chen, Yong Liang, Chao Zhang, Shoupei Zhai, Jianhai Sun, Wen Wang, “Enhanced sensitivity of SAW based ammonia sensor employing GO-SnO2 nanocomposites”, Sensors and Actuators B- Chem., 2023, 375, 132884. DOI:10.1016/j.snb.2022.132884
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.132884