新疆理化所非制式爆炸物氣氛識別檢測研究取得進展

　　非制式爆炸物由于成分復雜、揮發性低，對其識別檢測是一個世界難題。基于金屬氧化物或硫化物半導體的爆炸物氣氛檢測技術具有材料制備簡單、非接觸采樣、穩定性高、多功能集成、成本較低、可以批量生產等優點，為爆炸物探測器的陣列化集成、微型便攜化和高靈敏識別檢測提供了路徑。金屬硫化物具有與金屬氧化物相類似的理化性質，且金屬硫化物納米晶具有制備簡單、比表面積大、表面態易于調控等優點。然而，純的金屬硫化物納米晶半導體氣敏材料存在著靈敏度低、響應速度慢以及高溫條件下易氧化等缺點，而這些缺點制約其在半導體氣敏材料領域的廣泛應用。

　　針對非制式爆炸物氣氛檢測領域面臨的問題以及金屬硫化物納米晶存在的缺點，中國科學院新疆理化技術研究所環境科學與技術研究室科研人員利用錳離子摻雜的表面態調控策略，對ZnS納米晶的表面氧吸附量、載流子濃度以及電子耗盡層進行了有效調控，實現了對ZnS納米晶氣敏性能的可控調節，制備出了穩定性高、重復性好、檢測限低、響應速度快的ZnS納米晶基傳感器陣列。同時，通過基于熱力學和動力學參數的雷達圖分析法，其所制備的8通道ZnS基傳感器陣列實現了在室溫下對非制式爆炸物及其原料快速（檢測時間不超過13秒）、高靈敏、識別性檢測。此外，該傳感器陣列能夠對常見的制式爆炸物的氣氛進行識別檢測。

　　該研究構建的基于ZnS納米晶的高性能爆炸物氣氛傳感器陣列，為非制式爆炸物的非接觸、現場識別檢測提供了新的可能。同時，其中的金屬硫化物納米晶表面態調控思想，為開發靈敏度高、選擇性好、響應速度快的微型化傳感器及其陣列提供了新的思路。

　　相關研究成果發表在Advanced Functional Materials上。

　　該工作得到了國家自然科學基金、中科院“百人計劃”等項目的資助。

　　基于ZnS納米晶的傳感器陣列對爆炸物氣氛的識別性檢測示意圖