由于人类活动导致的有害气体排放不断增加，已经演变成为一个严峻的问题，对全球生态系统构成紧迫威胁。为了应对这一挑战，开发用于气体传感器系统的先进材料，对于精确检测有害气体污染物而言至关重要。

据麦姆斯咨询报道，近期，安贝德卡尔大学（Dr. Babasaheb Ambedkar Marathwada University）、夸美纽斯大学（Comenius University）等机构的研究人员利用还原氧化石墨烯（rGO）-钌八乙基卟啉（Ru OEP）新型复合材料作为活性材料，制备出一种化学电阻式气体传感器装置。该传感器对一氧化碳（CO）气体具有出色的响应能力，检测限（LOD）低至2.5 ppm， ATMEGA系列ATMEL芯片COM具有快速响应时间（43 s）、恢复时间（65 s）以及长期使用的可靠性和稳定性。相关研究成果以“Enhanced CO sensing with highly sensitive and selective rGO-Ru OEP chemiresistive sensor”为题发表在Chemical Physics Impact期刊上。

图1 本研究工作的图片摘要

这项工作首次研究了Ru OEP与rGO复合材料用于检测CO的特性。基于sp²碳原子组成的rGO二维纳米结构是通过共价键快速传导电荷， 电子元器件PDF资料大全经过rGO改性的Ru OEP有利于提高气体传感器的选择性， CMOS图像传感器集成电路芯片Ru OEP的核心金属离子和外围乙基有利于增强传感器的灵敏度和选择性。研究人员通过X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、紫外-可见光谱（UV-Vis）、拉曼光谱、傅立叶变换红外光谱（FTIR）和电流-电压（I-V）分析等多种表征方法，芯片交易网IC交易网对所制备的rGO-Ru OEP复合材料性能进行了评估， EEPROM带电可擦可编程存储器芯片大全EEPROM带电可擦可编程存储器芯片大全验证了其用于化学电阻传感的优异特性。

图2 Ru OEP与rGO的传感机制示意图

研究人员将rGO-Ru OEP复合材料沉积在Si/SiO₂基底上间隙为3 µm的金微电极上，制备出一种双端传感器，在化学电阻模式下对双端传感器的传感特性进行了评估。结果表明，基于rGO-Ru OEP复合材料的化学电阻式气体传感器对CO的响应能力非常出色，检测限低至2.5 ppm，远低于美国职业安全与健康管理局（OSHA）建议的50 ppm允许暴露限值（PEL）。此外，该气体传感器响应时间和恢复时间分别为43 s和65 s，在长达80天的时间内具有较强的稳定性，且灵敏度高、重复性好、线性相关性高（R² = 0.99）。

图3 用于CO检测的动态气体传感系统方案

图4 （a）基于rGO-Ru OEP复合材料的传感器对CO的化学电阻响应：（a）50 ~ 300 ppm；（b）2.5 ~ 10 ppm

图5 基于rGO-Ru OEP复合材料的化学电阻式气体传感器的传感特性

这项研究突显了先进材料（尤其以rGO-Ru OEP复合材料为例）在制备高效气体传感器方面的潜力，对于应对环境和安全方面的紧迫挑战至关重要。该研究成果为快速发展的气体传感器技术提供了重要参考，并为更多创新解决方案的推出奠定了基础，未来有望有效减缓人类活动对脆弱生态系统造成的不良影响。

审核编辑：刘清

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