近日，中國科學院大連化學物理研究所儀器分析化學研究室微型分析儀器研究組(105組)耿旭輝研究員、李盛紅副研究員團隊與能源與環境小分子催化研究中心(509組群)鄧德會研究員、崔曉菊副研究員團隊合作，研制出基于“鎧甲”傳感材料的抗硫中毒的便攜式硫化氫(H2S)氣體檢測儀，并將該儀器應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氣體的原位檢測中。
 

 

　　硫化物作為石油石化、皮革、造紙和食品加工行業的副產物，廣泛存在于工業廢水及廢氣中，且最高濃度可達上萬ppm。硫化物對生物具有強神經毒性，長期接觸會引起嚴重的疾病問題。此外，硫化物具有強堿性，易腐蝕儀器和管道。因此，對廢水及廢氣中的硫化物進行檢測具有重要意義。電化學傳感器具有高靈敏度及易便攜等優勢，是現場原位檢測硫化物的重要手段之一。然而，高濃度硫化物極易導致電化學傳感器中毒，阻礙了該技術的實際應用。合作團隊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傳感器(Sensors and Actuators B: Chemical，2025)，并應用于實際水樣包括工業廢水、池塘水和海水中硫離子的檢測。
 

　　本工作中，合作團隊基于CoNi@NGs，并摻雜導電炭黑(CCB)作為傳感材料，研制出抗硫中毒及快速響應的H2S氣體電化學傳感器。該傳感器對100 ppm 的H2S分別間歇檢測60天和連續檢測200小時后，信號衰減僅為1.3%和9.5%；通過摻雜CCB在工作電極上，構建出多孔結構，使響應時間和恢復時間分別縮短了87.9%和77.0%，達到14秒和24.5秒。針對實際應用的挑戰，耿旭輝團隊從儀器抗污染設計、多參數實時校準、自校零技術等方面進行研究，研制出便攜式H2S氣體檢測儀，將該儀器應用于污水處理池和下水道井中H2S氣體的原位檢測，在污水處理池連續檢測60天后，儀器靈敏度僅衰減1.6%，表現出優異的長期穩定性。另外，耿旭輝團隊還將該儀器與水氣分離膜集成，應用到深海海水中溶解H2S氣體的原位探測中，最大下潛深度達6003.34米。本工作研制的儀器在現場原位H2S氣體檢測中具有廣闊的應用前景。
 

　　相關成果以“Anti-sulfur poisoning and highly sensitive portable detection instrument for monitoring of hydrogen sulfide on-site”為題，發表在《危險材料雜志》(Journal of Hazardous Materials)上。該工作的共同第一作者為我所105組聯合培養碩士研究生王文靜、副研究員李盛紅。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助。