近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所儀器分析化學(xué)研究室微型分析儀器研究組(105組)耿旭輝研究員、李盛紅副研究員團(tuán)隊(duì)與能源與環(huán)境小分子催化研究中心(509組群)鄧德會(huì)研究員、崔曉菊副研究員團(tuán)隊(duì)合作，研制出基于“鎧甲”傳感材料的抗硫中毒的便攜式硫化氫(H2S)氣體檢測(cè)儀，并將該儀器應(yīng)用于污水處理池和下水道井中H2S氣體，以及深海海水中溶解H2S氣體的原位檢測(cè)中。
 

 

　　硫化物作為石油石化、皮革、造紙和食品加工行業(yè)的副產(chǎn)物，廣泛存在于工業(yè)廢水及廢氣中，且最高濃度可達(dá)上萬(wàn)ppm。硫化物對(duì)生物具有強(qiáng)神經(jīng)毒性，長(zhǎng)期接觸會(huì)引起嚴(yán)重的疾病問(wèn)題。此外，硫化物具有強(qiáng)堿性，易腐蝕儀器和管道。因此，對(duì)廢水及廢氣中的硫化物進(jìn)行檢測(cè)具有重要意義。電化學(xué)傳感器具有高靈敏度及易便攜等優(yōu)勢(shì)，是現(xiàn)場(chǎng)原位檢測(cè)硫化物的重要手段之一。然而，高濃度硫化物極易導(dǎo)致電化學(xué)傳感器中毒，阻礙了該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。合作團(tuán)隊(duì)前期基于石墨烯封裝鈷鎳納米顆粒(CoNi@NGs)催化材料，研制出抗硫中毒的水中硫離子電化學(xué)傳感器(Sensors and Actuators B: Chemical，2025)，并應(yīng)用于實(shí)際水樣包括工業(yè)廢水、池塘水和海水中硫離子的檢測(cè)。
 

　　本工作中，合作團(tuán)隊(duì)基于CoNi@NGs，并摻雜導(dǎo)電炭黑(CCB)作為傳感材料，研制出抗硫中毒及快速響應(yīng)的H2S氣體電化學(xué)傳感器。該傳感器對(duì)100 ppm 的H2S分別間歇檢測(cè)60天和連續(xù)檢測(cè)200小時(shí)后，信號(hào)衰減僅為1.3%和9.5%；通過(guò)摻雜CCB在工作電極上，構(gòu)建出多孔結(jié)構(gòu)，使響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別縮短了87.9%和77.0%，達(dá)到14秒和24.5秒。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用的挑戰(zhàn)，耿旭輝團(tuán)隊(duì)從儀器抗污染設(shè)計(jì)、多參數(shù)實(shí)時(shí)校準(zhǔn)、自校零技術(shù)等方面進(jìn)行研究，研制出便攜式H2S氣體檢測(cè)儀，將該儀器應(yīng)用于污水處理池和下水道井中H2S氣體的原位檢測(cè)，在污水處理池連續(xù)檢測(cè)60天后，儀器靈敏度僅衰減1.6%，表現(xiàn)出優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。另外，耿旭輝團(tuán)隊(duì)還將該儀器與水氣分離膜集成，應(yīng)用到深海海水中溶解H2S氣體的原位探測(cè)中，最大下潛深度達(dá)6003.34米。本工作研制的儀器在現(xiàn)場(chǎng)原位H2S氣體檢測(cè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
 

　　相關(guān)成果以“Anti-sulfur poisoning and highly sensitive portable detection instrument for monitoring of hydrogen sulfide on-site”為題，發(fā)表在《危險(xiǎn)材料雜志》(Journal of Hazardous Materials)上。該工作的共同第一作者為我所105組聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生王文靜、副研究員李盛紅。該工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。