在化学传感器领域的应用进展(2)
3 MoS2在化学传感器的应用
二维MoS2在场效应转换器、锂离子电池、集成电路、气体检测、氢气制备、光电转化器和催化反应等领域得到广泛应用[4]。下文将重点综述MoS2在化学传感器的应用。
MoS2作为一种气敏材料,制备的气体传感器具有以下4个优异特点:一是高灵敏度,对有毒有害气体和易燃易爆气体检测下限能达到ppb量级。二是响应速度快,气体分子与二维金属硫族化物之间的相互作用为物理吸附,且结合能低,易发生解吸附,从而实现快速恢复。三是带隙能够被有效调控,其值约在1~2eV范围内,薄层厚度为纳米级,有利于实现气体传感器多功能、微型化。四是具有柔性,优良的弹性和高的杨氏模量,与多种衬底可以良好地结合,制备的气体传感器具有良好稳定性。
Kumar R等[9]报道了一种基于MoS2的高性能NO2传感器,他们研究了MoS2在不同温度下对不同浓度的NO2的传感行为。结果表明,在60℃环境下,响应度最高,是室温下的响应度的2倍。其次,如图1(a)所示,NO2的响应要远远高于NH3、H2、CO2、H2S,且其响应时间只有16s,恢复时间为172s(如图1(b)所示)。
Shubham Sharma等人[10]利用直流磁控溅射技术制备MoS2纳米薄膜。在研究中MoS2薄膜所制成的传感器对NH3的响应范围10~500ppm,且具有很快的响应速度和恢复速度。如图2(a)所示,在100ppm NH3条件下,反应时间为22s,恢复时间为30s。此外,研究者对MoS2传感器的选择性进行了探索,结果表明,如图2(b)所示,与H2、CO相比,MoS2薄膜传感器对NH3的传感性能最佳。
4 展望
该文综述了MoS2的结构与性质、制备与表征方法以及MoS2在化学传感器的应用。目前所报道的MoS2在化学传感器的应用最多检测气体是NO2和NH3。此外还有一些其他气体可见报道,如CO、NO、H2O、甲醛等。课题组由MoS2相关研究得出如下思路:若将MoS2材料用于痕量化学战剂气溶胶如芥子气、沙林等的检测,将对我国国民安全和我军国防事业有重大意义。
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文章来源:《化学通报》 网址: http://www.hxtbzzs.cn/qikandaodu/2021/0426/648.html
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