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    西安交大科研人员在二维材料气体传感器领域取得重要进展

  • 来源: 时间:2019-11-16 10:16

电力设备的放电故障和过热故障与特征气体分解物密切相关,研制特征气体分解物传感器对电力设备故障诊断至关重要,为此西安交通大学和国网河北省电力公司联合成立“泛在电力物联网能源与数据研究应用实验室”,并将微能量收集与传感技术作为重点研究方向。电力设备工作环境恶劣,故障特征分解气体成分复杂,对气体传感器的选择性、稳定性、灵敏度等性能要求苛刻。2007年,因发现石墨烯而获得诺贝尔物理学奖的K. S. Novoselov在《自然》上发表的论文展示了二维材料有潜力实现单个气体分子的检测,引发了人们对于二维材料作为化学传感器的研究热潮。然而二维材料作为气体传感器在实际应用中存在空气稳定性差、动态相应速度慢等问题,严重限制了其在电力设备故障诊断中的应用。

针对以上问题,西安交大科研人员合成了第六主族新型二维材料碲烯,实验测试结果显示碲烯室温下对NO2气体具有高度选择性和灵敏度,还具有优异的空气稳定性,这弥补了另一种“明星”二维材料黑磷虽然气体检测灵敏度高但是空气稳定差的弊端。此外,采用瞬时脉冲加热显著提升了碲烯动态响应性能。本文研究为二维气体传感器的研究提供更高性能的平台,进一步推动了二维材料气体传感器向实用化迈进。相关成果刊登在最新一期的《材料化学学报A》(Journal of Materials Chemistry A)(IF:10.73)杂志上。

西安交通大学电气学院荣命哲课题组博士生王大伟、青年教师杨爱军、硕士生兰天松为本文共同第一作者,王小华教授、荣命哲教授和伦斯勒理工学院Nikhil Koratkar教授为本文共同通讯作者。参与此项工作的还有青年教师袁欢、博士生范成瑜和褚继峰、硕士生潘健彬以及大四本科生刘柱。该研究得到了国家973项目、国家自然科学基金项目、中国科协青年托举人才工程项目的共同资助,西安交通大学高性能计算中心提供了计算资源。

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