项目名称: 卟啉分子修饰石墨烯的NOx传感性能的研究

项目编号: No.51202085

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 无机非金属材料学科

项目作者: 刘森

作者单位: 吉林大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 传感材料是决定NOx气体传感器传感性能的关键,目前广泛研究的半导体型NOx传感器具有工作温度高、检测限不够低等缺点。石墨烯具有大的比表面积、高的载流子迁移率、良好的机械性能、稳定的物理化学性质以及室温导电性,这些特点恰好可以弥补半导体气敏材料的缺点,但是,灵敏度低、响应恢复慢以及选择性差等问题是纯态石墨烯型NOx传感器发展的瓶颈。申请人提出开发基于卟啉分子修饰石墨烯的NOx传感器,利用卟啉分子的共轭π键结构和丰富的官能团,调控石墨烯的电子传输能力,改善石墨烯表面活性位点的种类与数量,提高石墨烯对NOx分子的识别能力和吸附能力,目标是获得可室温工作、灵敏度高、响应恢复迅速、选择性高的NOx传感材料。研究石墨烯材料的气敏特性,揭示敏感基团的微环境与气敏性质之间的关系,探讨石墨烯材料的传感机制,总结电子在石墨烯、卟啉以及NOx之间的传输机制,为实现具有实用价值高性能的NOx传感器提供科学依据。

中文关键词: 石墨烯;气体传感器;室温;金属氧化物;

英文摘要: The sensing materials play an important role in the performances of NOx gas sensors. Currently, much attention has been paid on preparation of NOx sensors based on semiconductor materials, which exhibit some onvious disadvantages, including high operating temperature and relatively high detection limit. Graphene has shown many unique properties, such as high specific surface area, high carrier mobility, excellent mechanical property, stable physical and chemical property and room temperature electrical conductivity, which can make up for the shortcomings of the semiconductor sensing materials. However, the low sensitivity, slow response and recovery and poor selectivity have to be the bottleneck in the development of NOx sensors based on pure graphene. The applicant puts forward preparation of novel NOx sensors based on graphene modified with porphyrins. With the aid of the conjugated π bond structures and numerous functional groups, porphyrins can regulate electron transport capacity, the type and quantity of surface active sites in graphene, leading to improving the identification capacity and adsorption capacity of graphene-based materials toward NOx molecules. The goal of the present project is development of graphene-based NOx sensors with good sensing performances in terms of operating at room temperature,

英文关键词: graphene;gas sensor;room temperature;metal oxide;

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