de.wedoany.com-Bericht: Am 22. Juli entwickelte das Team um Professor Wang Wen vom Institut für Akustik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften erfolgreich einen neuartigen Sensor, der Stickstoffdioxid bei Raumtemperatur hochempfindlich nachweisen kann. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift „Nano Research“ veröffentlicht.

Stickstoffdioxid ist ein häufiges Schadgas in Industrie- und Kfz-Abgasen und stellt eine potenzielle Gefahr für die menschlichen Atemwege und die ökologische Umwelt dar. Herkömmliche Stickstoffdioxidsensoren benötigen in der Regel eine hohe Temperaturerwärmung, um eine hohe Empfindlichkeit zu erreichen, was Probleme wie hohen Energieverbrauch und eingeschränkte Stabilität mit sich bringt. Die Technologie zur Detektion von Spurengasen, die bei Raumtemperatur stabil arbeitet, ist seit jeher ein Schwerpunkt der Umweltüberwachungsforschung.

Das Team von Wang Wen kombinierte innovativ Platin-Nanocluster-Materialien mit der Technologie akustischer Oberflächenwellenbauelemente, synthetisierte Platin-Metallcluster mit einer durchschnittlichen Größe von etwa 2,4 Nanometern, die gleichmäßig auf der Oberfläche von Graphenoxid als empfindliche Schicht beladen und in akustische Oberflächenwellen-Verzögerungsleitungsbauelemente integriert wurden. Wenn Stickstoffdioxidmoleküle von der empfindlichen Schicht eingefangen werden, lösen sie einen Elektronentransfer aus. Das akustische Oberflächenwellenbauelement wandelt den Adsorptionsprozess durch Massenbelastungs- und akustoelektrische Kopplungseffekte in ein messbares elektrisches Signal um.

Experimentelle Daten zeigen, dass die Nachweisgrenze dieses Sensors für Stickstoffdioxid bei Raumtemperatur bis zu 20 ppb beträgt, die Empfindlichkeit bei 45,4 mV/ppm liegt, die theoretische Nachweisgrenze etwa 6 ppb beträgt und die Ansprechzeit etwa 50 Sekunden beträgt. Das Bauelement zeigt eine gute Selektivität gegenüber häufigen Störgasen wie Wasserstoff, Ammoniak und Methan, behält nach 30 Tagen Lagerung noch 90,5 % seiner ursprünglichen Leistung und weist eine gute Wiederholbarkeit und Langzeitstabilität auf.

Wang Wen erklärte, dass diese Forschung neue Ideen für die Entwicklung von Gassensoren mit geringem Stromverbrauch und hoher Empfindlichkeit bei Raumtemperatur liefere und voraussichtlich eine wichtige Rolle in Bereichen wie der Luftqualitätsüberwachung und der Sicherheit in der industriellen Produktion spielen werde.