非制式爆炸物由于成分复杂、挥发性低，对其识别检测是一个世界难题。基于金属氧化物或硫化物半导体的爆炸物气氛检测技术具有材料制备简单、非接触采样、稳定性高、多功能集成、成本较低、可以批量生产等优点，为爆炸物探测器的阵列化集成、微型便携化和高灵敏识别检测提供了路径。金属硫化物具有与金属氧化物相类似的理化性质，且金属硫化物纳米晶具有制备简单、比表面积大、表面态易于调控等优点。然而，纯的金属硫化物纳米晶半导体气敏材料存在着灵敏度低、响应速度慢以及高温条件下易氧化等缺点，而这些缺点制约其在半导体气敏材料领域的广泛应用。
针对非制式爆炸物气氛检测领域面临的问题以及金属硫化物纳米晶存在的缺点，中国科学院新疆理化技术研究所环境科学与技术研究室科研人员利用锰离子掺杂的表面态调控策略，对zns纳米晶的表面氧吸附量、载流子浓度以及电子耗尽层进行了有效调控，实现了对zns纳米晶气敏性能的可控调节，制备出了稳定性高、重复性好、检测限低、响应速度快的zns纳米晶基传感器阵列。同时，通过基于热力学和动力学参数的雷达图分析法，其所制备的8通道zns基传感器阵列实现了在室温下对非制式爆炸物及其原料快速（检测时间不超过13秒）、高灵敏、识别性检测。此外，该传感器阵列能够对常见的制式爆炸物的气氛进行识别检测。
该研究构建的基于zns纳米晶的高性能爆炸物气氛传感器阵列，为非制式爆炸物的非接触、现场识别检测提供了新的可能。同时，其中的金属硫化物纳米晶表面态调控思想，为开发灵敏度高、选择性好、响应速度快的微型化传感器及其阵列提供了新的思路。
相关研究成果发表在advanced functional materials上。
该工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。
基于zns纳米晶的传感器阵列对爆炸物气氛的识别性检测示意图
相关新闻