「一石二鳥」

中国科学院合肥物理科学研究所 2023年3月28日

H2S センサーの設計における PDMS 膜の二機能的役割 - 耐湿性と選択性の向上。 クレジット: 張若凡

中国科学院（CAS）合肥物理科学研究所（HFIPS）の孟剛教授率いる研究チームは、高性能で耐湿性の硫化水素の開発におけるポリジメチルシロキサン（PDMS）の使用を研究した。 (H2S) センサー。湿気の多い空気環境における H2S ケミレジスタの実用化への道を提供します。

結果は、それぞれACS Applied Materials & InterfacesおよびChemical Communicationに掲載されました。

H2S は、無色、可燃性、爆発性、腐食性、毒性の高いガスで、半密閉かつ高湿度の場所に広く存在します。 デラフォサイト、ZnO、CuO などの一部の酸化物は、乾燥空気中の H2S に対して高い応答性を示しますが、湿度によってセンサーの応答が妨げられる傾向があります。 また、H2S は腐食性の高いガスであり、湿度が高くなると腐食性が増します。 これは、高湿度環境におけるセンサーの急速な腐食と劣化につながり、センサーの実用化にとって重要な課題となります。

In order to solve these problems, scientists evaporated a hydrophobic and semipermeable membrane of polydimethylsiloxane (PDMS) on the Pt single-atomAn atom is the smallest component of an element. It is made up of protons and neutrons within the nucleus, and electrons circling the nucleus." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">熱蒸着法による原子固定CuCrO2。

この論文の筆頭著者であるZhang Ruofan氏は、PDMSの生体機能的役割を「一石二鳥」であると述べた。

PDMS は疎水性を持っていました。 環境内への水蒸気の侵入を効果的に隔離し、環境湿度のセンサーへの影響を弱め、湿気の多い環境におけるセンサーの長期安定性を大幅に向上させることができます。

一方、PDMS 膜の微細孔は、直径が H2S よりわずかに大きいメチルメルカプタン (CH3SH) 分子を効果的にブロックできました。 これは「分子ふるい」として機能し、H2S に対するセンサーの選択性がさらに向上しました。

PDMS コーティングされた CuCrO2 をベースとした耐湿性 H2S センサーは、低い動作温度 (100 ℃)、高い応答性 (相対湿度 50% で 5 ppm H2S に対して最大 151)、高い選択性、および良好な長期安定性を備えていました。石油化学、天然ガス、その他の分野における H2S センサーの実用化のための重要な基盤を築きました。

参考文献:

「高選択性を備えた耐湿性 H2S ケミレジスタの設計における PDMS 膜の二機能的役割」Ruofan Zhang、Zanhong Deng、Junqing Chang、Zhongyao Zhao、Shimao Wang、および Gang Meng 著、2023 年 1 月 16 日、Chemical Communications.DOI: 10.1039/D2CC05880D

「低温動作高性能 H2S ケミレジスター用の Pt アンカー型 CuCrO2」、Ruofan Zhang、Zanhong Deng、Lei Shi、Mahesh Kumar、Junqing Chang、Shimao Wang、Xiaodong Fang、Wei Tong、Gang Meng 著、2022 年 5 月 20 日、ACSアプライド マテリアルズ & インターフェイス.DOI: 10.1021/acsami.2c00619