顆粒在線訊：甲醛傳感器的靈敏度和檢測(cè)下限是其檢測(cè)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。近日，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所材料與環(huán)境工程研究部陳運(yùn)法課題組開(kāi)發(fā)出利用鈰元素?fù)诫s一氧化錫、二氧化錫（SnO/SnO2）的異質(zhì)結(jié)材料。該材料在較低溫度（160 oC）下對(duì)甲醛具有22.4/5ppm的靈敏度，有望應(yīng)用于空氣甲醛污染的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)。9月10日，相關(guān)研究成果發(fā)表在Sensors and Actuators B Chemical上。

　　甲醛是常見(jiàn)的室內(nèi)空氣污染物，主要來(lái)源于裝飾裝修材料中粘結(jié)劑的緩慢釋放，對(duì)人體健康頗具危害。目前，電化學(xué)傳感器法是對(duì)甲醛氣體的檢測(cè)方法之一，但面臨檢測(cè)下限不夠低及抗干擾能力差的問(wèn)題。因此，亟需可實(shí)時(shí)掌握空氣污染狀況、充分去除甲醛污染的快速檢測(cè)與高效治理技術(shù)。

　　研究早期發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體氧化物材料中的晶體缺陷對(duì)其氣敏性可起決定作用（ACS Sensors, 2018, 3(11): 2385-2396；Sensor. Actuat. B-Chem., 2020, 319: 128078），摻雜元素與異質(zhì)結(jié)構(gòu)影響傳感器的選擇性（ACS Appl. Mater. Inter., 2020, 12(1): 1270-1279；Sensor. Actuat. B-Chem., 2021, 345: 130412）?；诖耍狙芯坷镁哂写呋阅艿拟嬙貙?duì)氧化錫材料進(jìn)行摻雜，并原位調(diào)控生長(zhǎng)n型氧化錫與p型氧化亞錫的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了氣敏材料同時(shí)具有低達(dá)70 ppb的檢測(cè)下限以及優(yōu)良的抗甲醇、乙醇、丙酮等氣體干擾的能力。

　　原位紅外光譜分析表明，氣敏材料的敏感機(jī)理在于在合適的溫度下，甲醛在材料表面有效地吸附與反應(yīng)，產(chǎn)生足夠的中間產(chǎn)物，進(jìn)而引起材料產(chǎn)生較強(qiáng)的響應(yīng)信號(hào)。而在低溫下，表面反應(yīng)不夠充分，響應(yīng)信號(hào)弱；在高溫下，表面反應(yīng)太過(guò)劇烈，中間產(chǎn)物壽命極短，也不足以產(chǎn)生強(qiáng)響應(yīng)信號(hào)。

　　此外，科研團(tuán)隊(duì)研究出高效催化分解氣態(tài)有機(jī)污染物的錳氧化物系列材料（Appl. Catal. B-Environ.，2015, 162: 110-21）、高效催化分解臭氧的p型半導(dǎo)體催化材料（Appl. Catal. B-Environ.，2019, 241: 578-587）以及利用臭氧氧化二價(jià)錳離子制備室溫催化分解甲醛催化劑的新技術(shù)，以此為基礎(chǔ)，合作開(kāi)發(fā)的室溫同步除甲醛除臭氧材料，已實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)與技術(shù)轉(zhuǎn)讓?zhuān)瑧?yīng)用于其米家空氣凈化器。這些技術(shù)可實(shí)現(xiàn)將甲醛氧化成為二氧化碳和水，杜絕二次污染。

　　該系列研究為室內(nèi)空氣甲醛污染的快速檢測(cè)與高效治理提供了技術(shù)支持。研究工作得到“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的支持。

圖1.甲醛氣敏響應(yīng)靈敏度（a）與選擇性（b）

圖2.甲醛在氣敏材料表面反應(yīng)的原位紅外光譜圖：1358處為二亞甲氧基，1564與2963處為甲酸根，1645與1288處為碳酸根，2359與2330處為二氧化碳。