柔性有序/无序多维纳米结界面态调控与氨敏增强机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61671115
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0123.敏感电子学与传感器
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Ammonia (NH3) is the "catalyst" to promote the formation of PM2.5 and one of the main pollution sources which cause the haze. A novel enhanced NH3-sensing mechanism of orderly/disordered multidimensional nano-junctions is proposed for the first time in this project, and a novel technique is also present for the controlled growth of multidimensional nano-junctions ternary composite NH3-sensing film system on the flexible substrate, aiming for the further improvement of NH3 sensors' properties such as sensitivity, selectivity and wearability. The main innovative researches include: (1) For the gas-sensing mechanism, the orderly/disordered multidimensional nano-junctions energy-band model will be proposed and perfected, and the mulriple gas-sensing effect will be enhanced by regulating the interface charge region and morphological structure of nano-junctions. Meanwhile, the transfer thermodynamics and kinetic equations of gas molecules will be established, and thus the universal scientific basis and contrivable strategy for the construction of high-performance NH3-sensing composite film system could be provided. (2) For the sensing-film system, the ternary composite film system with multidimensional nano-junctions will be constructed based on various NH3-sensing materials and structural levels according to the different Fermi energy. The key techniques breakthrough will be obtained, including the design of flexible functional structure, the synthesis process of sensing materials and the controlled growth of composite thin film. The principle device will be developed, and the enhanced NH3-sensing mechanism of multidimensional nano-junctions will be validated by the experiment. This work will offer the new train of thought for the study of gas sensors with high-performance, wearability and room-temperature operation, and possess the double values of both academic research and practical application.
氨气是促进PM2.5形成的“催化剂”,是造成雾霾的主要污染源之一。本项目率先提出有序/无序多维纳米结氨敏增强新机理及在柔性衬底上可控生长多维纳米结三元复合氨敏膜系的新方法,以进一步提高氨气传感器的灵敏度、选择性和可穿戴性等性能。主要创新研究包括:(1)在气敏机理方面,提出并完善有序/无序多维纳米结能带模型,通过调控纳米结界面电荷区与形态结构增强其气敏重构效应,同时建立气体分子传质热力学与动力学方程,为构建相对普适的高性能氨敏复合膜系提供科学依据与设计策略;(2)在敏感膜系方面,根据材料费米能级不同,构建基于多样化氨敏材料和结构层次的多维纳米结三元复合膜系,突破柔性功能结构设计、敏感材料合成工艺及复合薄膜可控生长等关键技术,研制原理性器件,并对多维纳米结氨敏增强机理进行实验验证。通过本项目研究,为高性能、可穿戴、常温工作的气体传感器研究提供新的思路,具有理论研究与实际应用的双重价值。

结项摘要

氨气是当今PM2.5污染的重要诱导因素源之一,其检测与监控对污染防治有着重要意义,需要氨气传感器具有高灵敏、轻重量、可穿戴等优点,但现有氨气传感器研究敏感机理系统性与定量化不足、功耗/灵敏度/柔性特性等方面仍有较大提升空间。针对上述问题,本项目深入研究有序/无序多维纳米结敏感机理模型、柔性衬底设计与多维纳米结复合氨敏膜系可控生长方法、气敏特性测试与机理分析等内容;聚焦气体分子与多维纳米结表/界面的理化作用过程、有序/无序多维纳米结三元复合氨敏膜系的设计策略与可控制备方法、表/界面形态与宏观敏感特性的关联机制等科学问题;突破柔性叉指电极电阻型传感功能结构设计、氨敏复合材料合成工艺、多元复合薄膜可控生长等关键技术;构建了有序/无序多维纳米结多元复合氨敏膜系,研制出多种复合薄膜柔性氨气传感器原理性器件,器件性能达到研究目标要求。基于检测与表征结果,本项目进一步构建并完善了具有一定普适性的多元复合薄膜异质增强氨敏机理模型,丰富了高性能室温氨敏复合膜系的设计策略;在氨气传感器的研发方面取得显著成果:以第一作者或唯一通讯作者发表SCI学术论文23篇,其中JCR一区论文17篇,申请发明专利9项,获军队科技进步一等奖1项(排1)、四川省技术发明一等奖1项(排2),为高性能、可穿戴室温柔性氨气传感器的研发提供了丰富的技术与理论储备。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(2)
专利数量(9)
An ingenious strategy for improving humidity sensing properties of multi-walled carbon nanotubes via poly-L-lysine modification
通过聚-L-赖氨酸修饰提高多壁碳纳米管湿度传感性能的巧妙策略
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2019.03.070
  • 发表时间:
    2019-06-15
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Zhao, Qiuni;Yuan, Zhen;Tai, Huiling
  • 通讯作者:
    Tai, Huiling
Excellent ammonia sensing performance of gas sensor based on graphene/titanium dioxide hybrid with improved morphology
基于具有改进形貌的石墨烯/二氧化钛杂化物的气体传感器具有优异的氨传感性能
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2017.03.251
  • 发表时间:
    2017-10
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Ye Zongbiao;Tai Huiling;Guo Rui;Yuan Zhen;Liu Chunhua;Su Yuanjie;Chen Zhi;Jiang Yadong
  • 通讯作者:
    Jiang Yadong
Facile and low-cost fabrication of a humidity sensor using naturally available sepiolite nanofibers
使用天然海泡石纳米纤维轻松、低成本地制造湿度传感器
  • DOI:
    10.1088/1361-6528/ab932c
  • 发表时间:
    2020-08-28
  • 期刊:
    NANOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Duan, Zaihua;Jiang, Yadong;Tai, Huiling
  • 通讯作者:
    Tai, Huiling
Enhanced ammonia response of Ti3C2Tx nanosheets supported by TiO2 nanoparticles at room temperature
TiO2 纳米粒子支持的 Ti3C2TX 纳米片在室温下增强氨响应
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2019.126874
  • 发表时间:
    2019-11-01
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Tai, Huiling;Duan, Zaihua;Jiang, Yadong
  • 通讯作者:
    Jiang, Yadong
A facile respiration-driven triboelectric nanogenerator for multifunctional respiratory monitoring
用于多功能呼吸监测的简易呼吸驱动摩擦纳米发电机
  • DOI:
    10.1016/j.nanoen.2019.01.042
  • 发表时间:
    2019-04-01
  • 期刊:
    NANO ENERGY
  • 影响因子:
    17.6
  • 作者:
    Wang, Si;Tai, Huiling;Jiang, Yadong
  • 通讯作者:
    Jiang, Yadong

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其他文献

基于气体传感器阵列的混合气体定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    仪器仪表学报, Vol.27, No.7,p:666-670 ,2006(EI收录:063910136150)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    太惠玲;谢光忠;蒋亚东
  • 通讯作者:
    蒋亚东
聚吡咯薄膜的制备及其氨气敏感特性的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电子科技大学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    谢光忠;赵明静;太惠玲;蒋亚东
  • 通讯作者:
    蒋亚东
化学场效应管氨气传感器的制备及
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    传感器世界, Vol.12, No.7,p:14-17,2006
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵明静;谢光忠;太惠玲;蒋亚东
  • 通讯作者:
    蒋亚东
聚苯胺/氧化铟复合薄膜QCM气体传感器
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    蒋亚东;严晓磊;谢光忠;杜晓松;太惠玲
  • 通讯作者:
    太惠玲
酞菁铜薄膜晶体管气体传感器制备及特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    电子测量与仪器学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李娴;蒋亚东;太惠玲;谢光忠;张波
  • 通讯作者:
    张波

其他文献

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太惠玲的其他基金

基于二维有机无机纳米复合薄膜的OTFT阵列技术研究
  • 批准号:
    61101031
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    28.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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