基于聚乳酸薄膜的电纺改性氧化锡纳米管用于低温高湿环境下的硫化氢传感器

《ACS Applied Nano Materials》：Polylactic Acid Film-Enabled Electrospun Au-Modified Tin Oxide Nanotubes for Low-Temperature and Humidity-Tolerant Hydrogen Sulfide Sensing

氢气硫化物检测中采用电纺Au/SnO2 NTs复合传感层，显著提升灵敏度（36倍）和响应速度（51秒），检测限达100 ppb，PLA封装有效抑制湿度干扰，保持高选择性，并成功应用于破损鸡蛋新鲜度现场检测。

　　

基于金属氧化物的化学电阻式气体传感器常用于环境保护、食品质量监测和个人健康护理等领域中的硫化氢（H₂S）气体检测，但存在灵敏度不足、选择性差以及工作稳定性不佳的问题，尤其是在ppb（十亿分之一）浓度范围内。为了解决这些问题，本研究采用了微热板芯片技术，制备了以静电纺丝制备的Au纳米粒子（NP）修饰的氧化锡纳米管（SnO₂ NTs）作为传感层的H₂S传感器。与未经改性的SnO₂相比，Au/SnO₂复合材料在1 ppm H₂S浓度下的响应强度提高了36倍（53.9 vs 1.5），恢复速度也更快（51 vs 168秒）；在0.1–2 ppm浓度范围内，其灵敏度提高了两个数量级（0.057 vs 0.00017 ppm）；并且在相对较低的温度（130°C）下仍具有优异的H₂S选择性。此外，该传感器的检测限（LoD）达到了100 ppb，并且重复性非常好。为了进一步减少湿度的影响，研究人员使用聚乳酸（PLA）薄膜将水分与传感层物理隔离，有效抑制了相对湿度（RH）对传感器响应的影响。尽管由于屏障效应导致响应强度有所下降，但传感器的选择性仍然得以保持。Au的引入使得材料的比表面积增大，氧空位增多，并进一步增强了传感性能。此外，这种封装在PLA薄膜中的Au/SnO₂-3传感器还被用于现场检测破裂鸡蛋的新鲜度，显示出良好的应用潜力。