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

来源期刊：金属矿山2021年第1期

论文作者：沈岩柏 李国栋 郝福来 周鹏飞 赵思凯

文章页码：55 - 70

关键词：矿业安全;半导体;气体传感器;研究进展;

摘    要：CH₄、H₂S、NO_x、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。