二维层状SnS2的表面结构调控及其室温氨气气敏性能研究

二维层状SnS2的表面结构调控及其室温氨气气敏性能研究目录一项目背景与思路二国内外现状与发展趋势分析三项目目的与创新点四研究基础及条件三预期成果项目背景与思路氨气强刺激性有毒气体爆炸极限为28%遇火源有爆炸风险与含氮、硫等气体可形成颗粒雾霾来源

感应最低极限380mg/m3要求不能高于38mg/m3低浓度难感应项目背景与思路室内装修材料化工原料、化肥以及冷冻系统生物代谢氨气监测价格低廉、使用方便高敏感、快速响应回复室温下实时工作预防泄漏、防止爆炸事故发生预防对人体长期损害检测器官病变项目背景与思路优异的敏感性能成本低廉可实时监测测试精度高制作简单、易于集成稳定性好电阻型半导体气体传感器项目背景与思路敏感度低，小于1响应时间长，数十分钟几十小时后仍无法回复目前研究较多较成熟的电阻型半导体材料为金属氧化物，但其工作温度高，无法在易燃易爆环境下工作；金属硫化物工作温度低，可以在室温下工作，结构种类丰富，但缺乏研究问题一：室温下工作性能差问题二：室温气敏材料研究少如何获得在室温下对氨气具有高敏感、快速响应回复性能的金属硫化物气敏传感器？项目背景与思路金属硫化物——二硫化锡（SnS2）储量丰富、本身无毒并且非常廉价，它的禁带宽带为2.1eV左右；从图中可以看出，它是一种层状材料，层状结构中的层和层之间是通过很弱的范德华力结合。这种层状结构具有优异的晶面取向性而有更好的气敏性能。由于它们层和层直接的结合很弱，可以通过减薄技术将其分离开来，减小材料尺寸增大比表面积以及表面活性。目前SnS2很少被用于气敏检测上，而对二维层状SnS2材料表面结构进行调控来提高室温氨气气敏性能的报道则更是凤毛麟角。SnS2的晶体结构图国内外现状与发展趋势分析Shi,Weidong,etal.Nanotechnology17.12(2006):2918.国内外现状与发展趋势分析Huang,Yuan,etal.ACSnano8.10(2014):10743-10755.性能优异的室温低能耗氨气检测器的开发越来越重要，而开发可靠的室温氨气敏感材料是关键，二维金属硫化物又是当前室温气敏材料的研究热点与趋势，本项目正是基于二维金属硫化物—二硫化锡的相关工作展开的气敏研究，通过对该新型气敏材料在氨气检测上的开发，也可以对其他二维金属硫化物在气敏方面的工作有借鉴意义，因此无论对于今后研究还是应用，开展二硫化锡的研究工作都显得十分必要。01掌握厚片SnS2的合成方法，研究SnS2表面的气体分子吸附特性02对减薄SnS2进行改性处理，力求从表面结构调控的角度获得具有优异室温氨气气敏特性的SnS2敏感材料03通过对SnS2厚片减薄以增大比表面积和表面活性，提高其在室温下对氨气的气敏性能.项目目的创新点新型室温气敏材料新型二维材料的开发理论研究首次对二硫化锡系统性的进行氨气气敏研究通过掺杂和复合等手段更加有效地提高SnS2室温氨气气敏性能进一步推进室温气敏材料的开发。目前没有对薄片二硫化锡的相关工作报道，主要难点在于工艺的控制，若后期减薄成功，将有效地开发二硫化锡薄片气敏、光电等相关性能的研究创新点关键技术减薄过程锂离子插层法：具有批量化、产量高以及成本低廉的优点研究基础及条件用水热法制备出了SnS2二维层状材料，厚度在60nm-80nm，大小为数百纳米（1） 本课题组多年来一直从事新型气敏材料与器件的开发及应用，对于气敏材料的研究、器件的制备以及检测平台的开发积累了相当丰富的经验，搭建有有多种稳定高精确度的气敏检测平台。（2） 本项目的相关的部分工作（关于厚片二硫化锡的复合）的研究结果已经发表在ACSAppliedMaterials&Interfaces，受到科研工作者的肯定。预计成果理论支撑揭