提升金属氧化物半导体气体传感器抗湿性能

随着物联网的快速发展，智能传感器作为核心部件之一，正引起国内外电子信息界的高度重视。金属氧化物半导体（SMOXs）气体传感器在医疗保健、空气质量监测和智能家居等领域具有至关重要的作用。然而环境湿度对SMOXs的基线和灵敏度有很大影响，降低了传感器的准确度，给传感器校准带来了极大的复杂性。因此，开发一种普适的方法解决SMOXs气体传感器湿度敏感的问题具有重要的意义。

近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所杨明辉（点击查看介绍）团队，通过设计一种全新的表面修饰策略，构建了超疏水材料和金属有机骨架材料双包覆杂化材料用于解决了SMOXs气体传感器湿度敏感问题。超疏水材料和金属有机骨架材料双包覆策略在提升SMOXs气体传感器抗湿性具有独特优势。首先，包覆在最外层的超疏水材料提升材料表面疏水性能，降低/消除了水分子对SMOXs敏感材料的影响。其次，中间层金属有机骨架材料既保护SMOXs敏感材料的活性位点又对特定气体起到催化降解作用，提升了复合材料的选择性能（图1）。

图1. CoSnO₃@MOF@PDMS的制备过程与表征结果

双包覆SMOXs气体传感器（CoSnO₃@MOF@PDMS）在湿度从0-90 RH%变化下对目标气体的响应值变化率仅为1.3%，较未包覆SMOXs基气体传感器降低了96%（图2）。并且PDMS/MOF双包覆策略在改善其他传统气体敏感材料（ZnO和SnO₂）的抗湿性能起到同样效果。该工作为解决SMOXs气体传感器湿度敏感问题提供一种新思路，同时为提高其他传感材料的抗湿性提供重要借鉴。

图2. CoSnO₃@MOF@PDMS传感器气敏性能测试结果

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Surface functionalized sensors for humidity-independent gas detection

Fengdong Qu, Shendan Zhang, Chaozhu Huang, Xuyun Guo, Ye Zhu, Tiju Thomas, Haichuan Guo, J. Paul Attfield, Minghui Yang*

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202015856

杨明辉简介

杨明辉博士、研究员、博士生导师，先后在英国利物浦大学化学系获得学士、硕士学位，在英国爱丁堡大学化学系获得博士学位。2010 - 2013年在美国康奈尔大学化学系从事新能源材料研究工作。2013年12月以国家海外高层次人才引进计划（青年项目）回到中科院工作，现任中国科学院宁波材料技术与工程研究所固体功能材料研究团队负责人。2014年获得辽宁省百千万工程人才计划（万人层次），2015年获得中国科学院沈阳分院优秀青年科学家，2016年获得浙江省海外高层次人才引进计划支持，2017年获得宁波市领军拔尖人才（第一层次），作为项目负责人获得宁波市3315创新团队B类支持，2019年获得浙江省杰出青年基金支持，并同年入选英国皇家化学会会士（FRSC）。近五年，主持国家自然基金面上项目（2项）、参与国家重点研发计划项目（1项）、主持中科院STS重点部署子课题项目（1项），担任The Innovation期刊的学术编辑（Academic Editor）。相关成果在Nature Materials, Nature Chemistry, Angewandte Chemie, Journal of the American Chemical Society等期刊上发表文章200篇（其中通讯作者文章145篇、第一作者文章14篇），申请发明专利38项（其中已经授权中国发明专利8项、PCT国际专利1项）。

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电话：0574-87608176

杨明辉

https://www.x-mol.com/university/faculty/277830

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