仁川国立大学 氢气燃料虽然是更清洁未来的希望，但也因其高爆炸性而为人所知，因此有必要开发灵敏的氢气探测器
信用:Unsplash 近年来，氢(H2)已成为清洁能源的最佳选择，在我们寻求替代燃料以缓解全球变暖等环境问题的过程中
被誉为“未来电池”的H2燃料电池被吹捧为未来一代的燃料
虽然这一切都很好，但H2有一个主要问题:像其他气体燃料一样，它具有很高的爆炸性
一个微小的火花可以引发一场爆炸，只要有4%的H2泄漏到空气中，就像2019年5月发生在韩国江陵，同年6月发生在挪威的Uno-X加油站
因此，安全是H2天然气处理的主要问题；这保证了即使最小的H2泄漏也能被检测到，以避免事故
虽然H2泄漏检测器是可用的，但它们需要高温才能工作(例如基于金属氧化物半导体的气体传感器)，这使得它们昂贵、寿命短，并且用于检测爆炸性或易燃性气体是危险的
由于缺乏足够的气体检测活性位点(如氧化锌“纳米片”)，它们的灵敏度也很低
因此，科学家们一直忙于开发能够克服这些限制的传感器
在发表在《传感器和执行器》杂志上的一项新研究中
来自韩国仁川国立大学的科学家团队Chemical提出了一种新颖的室温H2传感器设计，该设计利用填充有纳米尺寸孔洞的纳米二维氧化锌薄片，恰当地命名为“多孔二维纳米薄片”
“普通氧化锌纳米片的灵敏度很低，这是因为自堆叠会阻挡气体检测的活性位点
多孔二维纳米片解决了这个问题，因为孔打开了堵塞的活性表面
领导这项研究的曼吉特·库马尔
氧化锌纳米片在三个不同的温度下进行热处理(400，600，amp800℃)来调节它们的孔密度
随着温度从400℃升高到800℃，空穴密度持续降低
学分:仁川国立大学曼吉特·库马尔 科学家们在三种不同的温度(400℃、600℃和800℃)下对氧化锌纳米片进行热处理，以调整它们的空穴密度，用这些样品制作了H2传感器器件，并记录了它们在室温下对100 ppm(百万分之一)气体浓度的不同水平的H2和其他气体的响应
该团队还研究了金属化理论的有效性，该理论表明，潜在的传感机制是由于半导体到金属的转变，其中氧化锌在暴露于H2气体下被还原为锌金属
他们发现，在400℃下处理的氧化锌纳米片(氧化锌@400)具有最大数量的空穴，对100 ppm的H2表现出最高的响应，最快的响应时间约为9 s
此外，45天后，氧化锌@400还显示出约97-99%的高重复性和稳定性
最后，他们发现实验证据支持金属化理论
这些结果强烈表明，二维多孔氧化锌纳米片具有显著的物理/化学性质，有可能在未来彻底改变气体传感性能
医生
库马尔猜测，“室温H2传感器将在未来的技术中发挥关键作用，尤其是随着物联网的出现
我们的多孔二维氧化锌传感器将实现创新的H2检测设备，可以在早期检测气体泄漏，并可以与智能手机和智能手表集成，” 随着光明的H2动力未来的前景摆在我们面前，这项技术在确保实现这一愿景的安全道路上走了很长一段路
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