| 引文格式 |
| Sun Q H, Wu Z F, Qin Z J, et al. A dog nose-inspired high-performance NH3 gas sensor of biomass carbon materials with a pleated structure derived from rose tea[J]. Journal of Materials Chemistry A. 2022, 10(27): 14326-14335. |
| 题目 |
| 一种受狗鼻甲启发的NH3气体传感器源自具有褶皱结构的玫瑰茶衍生生物质碳材料 |
| Title |
| A dog nose-inspired high-performance NH3 gas sensor of biomass carbon materials with a pleated structure derived from rose tea |
| 专家照片 
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| 座右铭 |
| 越努力越幸运 |
| 个人简介 |
| 孙启花，中共党员，新疆大学物理科学与技术学院副教授、硕士研究生导师，获批“天池英才”引进计划博士青年项目，第一作者及共同作者身份在J. Mater. Chem. A.（封底文章）、ACS Sustain. Chem. Eng.（第二封面文章）、Appl. Surf. Sci.、Sensor Actuate B.、Chem. Eng. J.、Carbon、Nano Res.、Compos Sci Technol.等国际权威期刊发表15余篇SCI论文。 |
| 研究领域 |
| 半导体气敏传感和相关第一性原理计算的研究 |
| 研究背景/选题意义/研究价值 |
| 随着工业化规模不断扩大以及高新技术产业迅猛发展，由此产生的大气污染和室内空气质量问题依然严峻。为了人们自身健康，实现对NH3等常见有毒有害气体的检测具有实际意义，传统碳基气敏材料（如碳纳米管和石墨烯）来源不可持续、不可再生并且成本较高。因此，在这样背景下研发一种可持续、可再生、低成本以及环境友好的碳基气敏材料非常有必要。生物质是地球上最丰富的可再生资源之一，它不仅来源广泛、可再生、结构多样，而且合成大量生物质衍生的碳基材料制备方法简单、成本低且对环境友好。 |
| 主要研究内容 |
| 受玫瑰花瓣褶皱结构与狗上颌鼻甲褶皱相似性启发，以过期的玫瑰花茶为碳源，采用热解碳化法，成功制备了K元素掺杂的准二维多褶皱富碳气敏材料（CRT）。气敏测试表明，CRT基传感芯片对NH3显示出良好的选择性和较高的灵敏度，理论检测限低至4.82 ppb。CRT基传感芯片对500 ppm NH3的响应达到60.16k%，恢复时间仅为2.0 s，同时对NH3检测表现出了良好的重复性和长期的稳定性，并实现了对羊肉新鲜度的评估。更重要的是，基于第一性原理的密度泛函理论计算表明K元素掺杂有效提高了CRT材料对NH3的吸附能，从理论上为气敏机理分析提供了支持。 
图1 图形摘要 
图2 （a）CRT在室温下对500 ppm NH3、1000 ppm CH2O、H2O2、C2H6O、C3H9N、C6H6O、C6H7N、C2H4O2、C6H15N、C3H6O、50 ppm O3和85% RH响应曲线；CRT对目标气体三个周期的（b）平均响应、（c）响应时间和（d）恢复时间统计图 
图3 （a-c）在环境温度（25 ℃）下储存6、12和24 h羊肉的响应曲线以及（d）响应随时间变化的线图 |
| 主要创新点 |
| 受狗鼻甲褶皱结构启发，将过期玫瑰花茶成功制备成褶皱结构的多孔二维片状K元素掺杂碳材料，实现了对NH3的有效检测，基于DFT计算表明，K元素的自掺杂有效提高了CRT对NH3的吸附能力，并为气敏机理提供了理论支持，在实验上成功实现了对羊肉新鲜度的评估，这为直接利用生物质制备仿生结构气敏传感器提供了一种新策略。 |
