KAIST開發出高靈敏度氫氣傳感器

據國外網站報道：氫氣是一種易燃氣體，即使有微小的火花也可能引發爆炸。氫氣爆炸極限是4 vol%，因(yin)此(ci)，傳(chuan)感(gan)器(qi)要(yao)求(qiu)能(neng)快(kuai)速(su)檢(jian)測(ce)出(chu)無(wu)色(se)無(wu)味(wei)的(de)氫(qing)氣(qi)分(fen)子(zi)。此(ci)外(wai)，美(mei)國(guo)能(neng)源(yuan)部(bu)最(zui)近(jin)發(fa)布(bu)的(de)指(zhi)南(nan)也(ye)強(qiang)調(tiao)了(le)傳(chuan)感(gan)器(qi)能(neng)迅(xun)速(su)檢(jian)測(ce)出(chu)氫(qing)氣(qi)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing)
，氫(qing)氣(qi)傳(chuan)感(gan)器(qi)需(xu)要(yao)能(neng)在(zai)60秒內達到充足的響應和恢複次數，檢測出1 vol%濃度的氫氣。

鈀納米線超高速氫氣傳感器、傳感器金屬有機骨架材料塗層SEM圖像及傳感器特性曲線

研究團隊（從左到右依次為：Kim教授、博士後研究員Won-Tae Koo和Penner教授）

近日，來自韓國科學技術院（KAIST）的科研團隊開發了一種超高速高靈敏度氫氣傳感器，它能在7秒鍾之內檢測到濃度低於1%的氫氣。這種傳感器也可以60秒之內，檢測到室溫條件下萬分之幾濃度的氫氣。

由韓國科學技術院材料科學與工程係的Il-Doo Kim教授領銜的科研團隊與加州大學爾灣分校的Reginald M.Penner教授課題組合作，開發出一種基於塗有金屬有機骨架配合物（MOF）的鈀（Pd）納米線的超高速氫氣檢測係統。

為了克服基於Pd的氫氣傳感器的局限性
，研究團隊在Pd納米線陣列的頂部加入了金屬有機骨架配合物。光刻的Pd納米線塗覆了一層Zn基的沸石咪唑酯骨架（ZIF-8）
，它由Zn離子和有機配體組成。ZIF-8薄膜浸漬在含有Zn(NO3)2·6H2O and 2-甲基咪唑的甲醇溶液中，從而輕易地塗覆到Pd納米上。

合成的沸石咪唑酯骨架（ZIF-8）由含有大量0.34納米和1.16納米微孔的高度多孔材料組成。氫氣的動力學直徑是0.289納米
，能夠輕易穿透ZIF-8薄膜，而大分子（大於0.34納米），可以被MOF薄膜有效地篩選。因此，Pd納米線上的ZIF-8過濾器能讓氫氣分子有效滲透，從而加速了Pd基的氫氣傳感器反應速度，使之相比於原始的Pd納米線
，在室溫條件下的恢複和響應速度快20倍。

Kim教授期待該款超快速高靈敏度的氫氣傳感器能用於預防由氫氣泄露而發生的爆炸事故。除此之外，他還希望可以通過使用各種各樣的MOF層進行有效的納米過濾，精準檢測出空氣中的有害氣體。

報道稱，該項研究由博士後研究員Won-Tae Koo（第一作者），Kim教授（合作通訊作者）和Penner教授（合作通訊作者）合作進行。研究論文已在線發表在《ACS Applied Materials and Interfaces》期刊
，並作為9月刊的封麵圖片。