综述：气相硫化合物检测与测量技术综合评述

《Measurement: Sensors》：A comprehensive review of gas-phase sulfur compound detection and measurement techniques

本综述系统评述了SO2/H2S等气相硫化合物的检测技术，涵盖半导体金属氧化物（SMO）、导电聚合物、碳纳米管（CNT）、声波和光学传感器五大方向。文章深入分析了各技术的灵敏度（ppb级）、选择性、响应时间等关键参数，指出光学法凭借高灵敏度、抗电磁干扰等优势最具发展潜力，为环境监测和工业安全领域的技术选型提供重要参考。

　　

气体传感技术：从实验室到实际应用的挑战与突破

随着工业化进程加速，二氧化硫（SO₂）和硫化氢（H₂S）等气相硫化合物的监测需求日益迫切。这些气体不仅是酸雨的主要成因，更对人体健康构成直接威胁——SO₂的24小时暴露限值仅为40 μg/m3，而H₂S的安全阈值更低至0.3 μg/m3。面对如此严苛的检测要求，多种气体传感技术应运而生。

性能参数：衡量传感器的“尺子”

在深入各类技术之前，我们需先建立统一的评价体系。灵敏度（S=R_g/R_a）决定了传感器识别微小浓度变化的能力；选择性则考验其在混合气体中“火眼金睛”的本领；响应/恢复时间关乎检测效率，而检测限（通常按信噪比3:1计算）直接决定了传感器的适用场景。这些参数如同传感器的“体检报告”，全面反映其性能特征。

金属氧化物半导体：经典技术的革新

自首个耐化学气体传感器问世以来，SnO₂、WO₃、ZnO等金属氧化物始终是传感材料的中坚力量。Tyagi团队通过MgO/V₂O₅催化改性，使SnO₂薄膜在280°C对500ppm SO₂的响应提升至317%，而NiO/SnO₂结构更在180°C实现56的超高响应值。Ghimbeu研究的WO₃薄膜则展现出对10ppm H₂S高达1200的响应，且对NO₂/SO₂干扰具有优异抗性。不过，高工作温度（通常200-300°C）和湿度敏感性仍是其商业化应用的瓶颈。

导电聚合物：室温检测的先锋

聚苯胺（PAni）、聚吡咯（PPy）等导电聚合物打破了温度限制，实现了室温检测。Dong团队通过盐酸（HCl）和磺基水杨酸（SSA）掺杂调控PAni性能，发现HCl掺杂样品对100μL/L的SO₂/H₂S具有最高灵敏度，而SSA掺杂版本则展现最快响应速度。这类传感器的柔性特性更适用于可穿戴设备，但长期稳定性仍是待解难题。

碳纳米管：纳米材料的精准操控

Bang团队在碳纳米管（CNT）表面构建CuO/Cu₂O纳米颗粒装饰层，在150°C对5ppm H₂S实现1613%的惊人响应，且对丙酮、氨气等干扰气体表现出完美选择性。这种“纳米装饰”策略通过精准调控表面化学性质，将CNT的比表面积优势转化为卓越的传感性能。

声波传感器：频率变化的艺术

表面声波（SAW）传感器通过气体吸附引起的频率偏移实现检测。Ben Youssef团队设计的Love波传感器采用聚氨酯-酰亚胺（PUI）敏感层，在30°C对28ppm SO₂产生-8.4ppm频率偏移，且具备完全可逆性。石英晶体微天平（QCM）等声学器件虽在微型化方面面临挑战，但其ppb级检测能力令人印象深刻。

光学传感器：高精度检测的未来

Petruci团队开发的中红外传感器结合紫外转化技术，实现了H₂S（207ppbv）和SO₂（77ppbv）的同步检测。Cheng团队则利用二氧化钛（TiO₂）光子晶体结构，将SO₂荧光检测灵敏度提升十倍以上。光学传感器凭借抗电磁干扰、远程监测等优势，在环境监测领域展现巨大潜力。

技术路线图：从单一检测到智能网络

当前研究正从单一传感器向多参数检测系统演进。通过异质结构建（如SnO₂/ZnO网状结构）、表面功能化（如CNT金属修饰）以及智能算法融合，新一代传感器正在突破选择性与稳定性的技术壁垒。特别是光学传感技术与物联网（IoT）平台的结合，为实现广域实时监测网络提供了技术路径。

尽管各技术路线各有千秋，但未来发展趋势明显指向室温操作、微型化、低功耗和智能集成。特别是在“双碳”目标背景下，发展高精度、低成本的气体传感技术，对于大气污染治理和工业过程控制具有重要战略意义。