开发用于耐湿硫化氢传感器的疏水分子筛

中科院合肥物质科学研究院孟刚教授课题组利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)研究高性能耐湿硫化氢(H2S)传感器，为未来H2S化学电阻器在环境潮湿空气中的实际应用。

结果已发表在ACSAppliedMaterials&Interfaces和ChemicalCommunications上。

H2S是一种无色、易燃、易爆、强腐蚀性、剧毒气体，广泛存在于半封闭、高湿环境中。一些氧化物，包括铜铁矿、ZnO和CuO，对干燥空气中的H2S具有高敏感性，但湿度往往会干扰传感器的响应。另外，H2S是一种强腐蚀性气体，其腐蚀性随湿度的增加而增强。这导致传感器在高湿度环境中快速腐蚀和退化，这成为传感器实际应用的主要挑战。

为解决这些问题，科学家们采用热蒸发法在铂单原子锚定的铬酸铜(CuCrO2)上沉积了疏水半透膜PDMS。

该研究的第一作者张若凡将PDMS的生物功能作用描述为“一石二鸟”。

PDMS具有疏水性。可有效隔绝环境中水汽的渗透，减弱环境湿度对传感器的影响，显着提高传感器在潮湿环境中的长期稳定性。

另一方面，PDMS膜上的微孔可以有效阻隔直径略大于H2S的甲硫醇分子，起到了“分子筛”的作用，进一步提高了传感器对H2S的选择性。

基于PDMS涂层CuCrO2的耐湿H2S传感器具有低工作温度(100℃)、高响应(在50%相对湿度下对于5ppmH2S高达151)、高选择性和良好的性能。长期稳定性，为H2S传感器在石化、天然气等领域的实际应用奠定了重要基础。