氧化铜等金属氧化物纳米结构的调控、掺杂和修饰及其QCM气敏传感器的研究

项目名称： 氧化铜等金属氧化物纳米结构的调控、掺杂和修饰及其QCM气敏传感器的研究

项目编号： No.21271177

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 贺军辉

作者单位： 中国科学院理化技术研究所

项目金额： 80万元

中文摘要： 该申请项目拟对氧化铜等金属氧化物纳米结构的设计、制备和调控及其作为敏感层在氰化氢等气体传感器中的应用进行探索研究。主要研究内容包括：（1）氧化铜等金属氧化物纳米结构的设计、制备、调控、改性、优化和表征；（2）氧化铜等金属氧化物纳米结构传感器的制备和敏感性能测试；（3）传感机理－氧化铜等金属氧化物纳米结构与氰化氢等气体的相互作用研究；（4）与氧化铜等金属氧化物纳米结构传感器适应的原型便携式传感检测器的设计、构筑与测试。通过研究，探明氧化铜等金属氧化物纳米结构与氰化氢等气体相互作用的本质，提出氧化铜等金属氧化物纳米结构传感器的传感机理，优化氧化铜等金属氧化物纳米材料的成分、结构和形貌、敏感层的厚度和空间构架，提高传感器性能。其中氧化铜纳米结构QCM传感器的最低检测限达到﹤0.1ppm，响应时间﹤5s，具有高灵敏度、高选择性、稳定性好、可重复使用的特点，并设计和给出原型便携式传感检测器。

中文关键词： 氧化铜；金属氧化物；纳米结构；石英晶振；气敏传感器

英文摘要： This project would explore design, preparation, tailoring of metal oxide nanostructures (MONs) including copper oxide (CuO) and their application as sensing layer for gases including HCN. Major contents would include: (1) Design, preparation, modification, optimization and characterization of MONs including CuO; (2) Preparation of MONs (including CuO) gas sensors and testing of their sensing properties; (3) Sensing mechanism－study of the interaction between MONs (including CuO) and gases such as HCN; (4) Design, construction and testing of prototype devices that use the MONs (including CuO) sensors. Throung investigation, the intrinsic interaction between MONs (including CuO) and gases such as HCN will be unveiled, and sensing mechnisms will be proposed. The sensing characteristics will be improved via optimizing the composition, structure and morphology of the nanomaterials and the thickness and frame structure of the sensing layer. Among them, the CuO QCM sensors will reach the lowest detection limt of ﹤0.1ppm and response time of ﹤5s，and have characteristics of high sensitivity, good selectivity, high stability and good repeatbility. Finally prototype devices will be desinged and given.

英文关键词： copper oxide；metal oxides；nanostructures；QCM resonators；gas sensors