环境催化材料与气体传感技术

成果编号：21808

价格：面议

完成单位：物理与光电工程学院

单位类别：其他高校

完成时间：2018年

成熟程度：小批量生产阶段

服务产业领域：电子信息、新材料

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发布人：程勇离线

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1、基于光纤倏逝场效应的气敏传感器本研究一直关注着国际上的前沿领域，致力于微纳光子学的科学前沿问题，以及微纳光子前沿技术在气象参数探测与传感中的应用探索，在此学科方向上开展了具有一定特色的研究。基于光子技术的气象参数传感器不仅具有较高的灵敏度，而且由其构筑的传感系统结构简单、功率低。结合光纤传感技术，纳米光子技术将会在气象与环境参数探测中发挥越来越重要的作用，为常规工农业生产和人们日常生活的智能化做出积极贡献。 (1)课题组研究了基于表面等离激元(SPR)的微结构光纤传感器，在各种新型光纤结构(如D型光纤、拉锥光纤、光纤光栅等)上通过热蒸镀、溅射、化学镀及分子自组装技术淀积不同的功能薄膜，制作出高灵敏度、快速响应的光纤传感器，并实现相应的生化检测。 (2)团队借助于光学微结构，一方面将单层石墨烯对光子的绝对吸收效率改进到80[%]以上，提高了光电响应及外量子效率，同时可以大幅度提高传感器的强度分辨率。提出了一种石墨烯-微纳光纤光栅的混合波导结构用于气体传感，包裹微纳光纤光栅的单层石墨烯，使沿微纳光纤光栅表面传输的倏逝场得到大幅增强；同时吸附在石墨烯表面的气体分子，会改变石墨烯的载流子浓度进而改变其光学折射率，复合波导的有效折射率也将被改变，从而引起相应的波长漂移和衰减，通过检测输出光信号的变化完成气体浓度和光谱之间的映射，可以实现对外界微量分子的浓度传感。

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成果介绍

科技计划：

成果形式：新技术、其他

合作方式：其他

参与活动：驻苏高校院所苏北五市产学研合作对接活动第七届中国江苏产学研合作大会

专利情况：未申请专利

成果简介

综合介绍

创新要点

2、高灵敏度气敏传感材料 (1)运用自组装纳米制备技术，构建多层、多级有序纳米孔复合气敏传感材料。该材料对乙醇气体具有高灵敏度、高选择性的传感特性。 (2)通过创新性的引入石墨烯量子点对传感材料进行改性，实现传感特性的P型-N型的可控转换。针对VOCs气体构建传感转换特征图谱，可有效实现半定量传感测试。 3、智能环境监测控制系统本系统运用Arduino控制器结合Labview上位机构建智能环境测控系统，通过组合多种传感器及监测装置，实现多重环境参数的测控。利用上位机实现系统的实时控制，便于管理，便于维护。

技术指标

4. V掺杂Fe基钙钛矿阴极材料高温CO2电催化还原性能研究利用高温固体氧化物电解池（SOEC）可将CO2或H2O电解为CO或H2，同时产生O2，对实现间歇性可再生电力能源的存储和工业废热的再利用具有重要意义。针对传统Ni基陶瓷阴极材料长期运行易积碳和需要保护气的问题，设计新型高效的阴极材料和深入理解高温电解机理是实现该过程规模化利用的有效途径。我们设计合成V掺杂的(La0.5Sr0.5Fe1-xVxO3-δ/Ce0.8Gd0.2O2-δ, LSFVx/GDC)应用于高温CO2电催化还原。研究发现，LSFVx和GDC之间形成较好的异质结，V掺杂促进了LSFVx/GDC氧空位的形成，同时提高了电导率。在50 mL CO2氛围和800 ˚C下，LSFVx/GDC能稳定地进行CO2电催化还原，V的掺杂可提高电解池的电解电流，如图1所示。此外，采用弛豫时间分布（DRT）和模拟电路解析阻抗谱（图2），理解高温电解CO2的过程和机理，发现V掺杂可以大大地降低电极内部电荷转移电阻，并提升CO2的吸附活化能力。 5、单壁碳纳米管基气体传感器通过对单壁碳纳米管进行电化学修饰二氧化锡纳米颗粒，并构建成电导型气体传感器，对氨气、氢气、二氧化氮、硫化氢、丙酮、水蒸气等气体具有高灵敏度以及较快的响应速度。 6、铋基光催化材料通过水热法简单快捷合成铋基光催化材料，该材料在模拟太阳光下实现快速降解有机染料。

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