半导体式矿业安全用气体传感器的制备及其应用研究进展

• 作者: 沈岩柏 李国栋 郝福来 周鹏飞 赵思凯
• 来源期刊: 金属矿山
• 学科: 工学
• 关键词: 矿业安全 半导体 气体传感器 研究进展
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 页码范围: 55-70
• 页数: 16页
• 分类号: TP212
• 语种: 中文
• DOI: 10.19614/j.cnki.jsks.202101005

摘要

CH4、H2S、NOx、SO2、CO、H2等矿业有毒有害气体是造成矿山安全事故的主要原因之一,直接危害员工的身体健康和企业的财产安全,因此对其提前感知和主动预警对矿业安全具有十分重要的意义.气体传感器是一种能够检测目标气体的种类及浓度,并将其以电信号进行输出的器件,其中半导体式气体传感器具有响应快、灵敏度高、性能稳定、结构简单、成本低等特点,在气敏研究领域获得广泛关注,且在实际应用中占比最大.半导体式气体传感器已被成功应用于瓦斯气体的检测,近年来也被应用于监测其他矿业有毒有害气体.介绍了半导体式矿业安全用气体传感器的工作原理、结构及主要性能参数,阐述了模板法、水热法、溶剂热法、气相反应法、固相反应法、溶胶-凝胶法、静电纺丝法、微波辅助法等主要的气敏材料制备工艺和目前研究进展,分析了微观结构调控、贵金属掺杂、构建异质结三种提升半导体材料气敏性能的主要途径,阐述了矿业有毒有害监测用气体传感器的研究现状,并指明室温响应、高性能、可穿戴气体传感器是未来矿业安全用气体传感器的研究重点.高性能半导体式气体传感器的研究和推广,对矿产资源勘探及开发过程中产生和排放的有毒有害气体的检测、提高矿山及矿井安全生产、实现我国矿业资源开发的健康发展具有重要意义.