Printable Gas Sensors Using Functional 2d materials

使用功能性二维材料的可打印气体传感器

基本信息

  • 批准号:
    1944189
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2017 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Gas sensors play a key role in monitoring urban pollution, indoor air quality and industrial processes. Semiconducting metal oxides (MOx) have dominated the chemiresistive commercial gas sensing market for decades. However, MOx sensors suffer from long response and recovery time and typically have high power consumption.Beyond graphene, a new generation of 2-dimenstional (2D) material such as molybdenum disulfide (MoS2), black phosphorus (BP) and graphitic carbon nitride (g-C3N4) have attracted a strong interest in gas sensing due to their large surface area and strong electron interaction. The semiconducting properties of these novel 2D materials are highly sensitive to chemical changes, making them particularly attractive for sensing applications.The aim of this project is to address the shortcomings of traditional MOx sensors by nano-engineering such 2D material based thin-film sensor platform with superior sensing ability. By adopting scalable nanomanufacturing strategies, the project will develop low cost, high performance gas sensors that could be exploited for consumer grade indoor air quality monitoring.The student will be based with the Hybrid Nanomaterials Engineering research group (http://hne.eng.cam.ac.uk) at the Cambridge Graphene Centre and closely work in collaboration with Mr Chris Jones of Novalia Ltd. He will help the student in the development of functional ink formulation and facilitate industrial scale printing of the gas sensors using the synthesised materials.Description of the project:The first stage of the project will investigate synthesis of atomically thin g-C3N4, MoS2 and BP nanosheets in a liquid environment.This will be followed by hydrothermal growth of metal oxides on these atomically thin materials.Following characterization of these composite materials (including electron microscopy, Raman spectroscopy, Atomic Force microscopy), formulation of functional inks with appropriate rheological properties will be developed for drop on demand inkjet and screen-printing.The materials will then be used to fabricate sensors for characterization in the CGC.The synthesised materials will be chemically doped or functionalised according to the device response for optimum gas sensing performance in terms of sensitivity and selectivity.Particular emphasis will be given on a scalable synthesis and sensor manufacturing strategy.The student will develop a deep insight into functional ink formulation with suitable metal oxides and 2d materials for printed gas sensing devices and components, based on the recent developments within the PI's research group.
气体传感器在监测城市污染、室内空气质量和工业过程中发挥着关键作用。半导体金属氧化物(MOx)几十年来一直主导着化学电阻式商用气体传感市场。除石墨烯外,新一代的二维材料如二硫化钼(MoS 2)、黑磷(BP)和石墨碳氮化物(g-C3 N4)由于其大的表面积和强的电子相互作用而在气体传感领域引起了人们的极大兴趣。这些新型2D材料的半导体特性对化学变化高度敏感,使其对传感应用特别有吸引力。该项目的目的是通过纳米工程技术将这种基于2D材料的薄膜传感器平台与上级传感能力相结合,解决传统MOx传感器的缺点。通过采用可扩展的纳米制造策略,该项目将开发低成本,高性能的气体传感器,可用于消费级室内空气质量监测。该学生将与剑桥石墨烯中心的混合纳米材料工程研究小组(http:hne.eng.cam.ac.uk)密切合作,并与Novalia Ltd.的Chris Jones先生密切合作。他将帮助该学生开发功能性油墨配方并促进使用合成材料的气体传感器的工业规模印刷。项目描述:该项目的第一阶段将研究在液体环境中合成原子级薄的g-C3 N4、MoS 2和BP纳米片。随后将在这些原子级薄的材料上水热生长金属氧化物。(包括电子显微镜、拉曼光谱、原子力显微镜),将开发具有适当流变性能的功能油墨的配方,用于按需喷墨和丝网印刷。印刷。然后,这些材料将用于制造传感器,用于CGC中的表征。根据器件响应,合成的材料将被化学掺杂或功能化,以在灵敏度和选择性方面获得最佳的气体传感性能。特别强调的是学生将根据PI研究小组的最新进展,深入了解用于印刷气体传感设备和组件的合适金属氧化物和2D材料的功能油墨配方。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
2d-Material Dispersion and Printing: From Laboratory to Commercial Scale
二维材料分散和打印:从实验室到商业规模
  • DOI:
    10.17863/cam.100554
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Macadam N
  • 通讯作者:
    Macadam N
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