基于二维材料气体传感器的研究

张 晗，邹吉菲，罗劭娟，黄 扬，范滇元

1)深圳大学-新加坡国立大学光电科技协同中心，广东深圳 518060；2)深圳大学材料学院，广东深圳 518060

气体传感器可用于易燃、易爆和有毒有害气体的监控及检测，在日常环境以及突发安全事故的监测中发挥着重要的作用[1-3]．在众多类型的气体传感器中，以金属氧化物为传感材料的气体传感器，因其具有制造成本低、灵敏度高及制造方便等优点，成为应用最广泛的传感器．然而，较高的工作温度(200～500 ℃)、较长的恢复时间以及低特异性等缺点限制了其应用环境[4-6]．因此，开发新的传感材料用于制备室温下高效工作的新型传感器具有非常重大的意义．

二维纳米材料的发现使气体传感器的研究取得重大进展．二维层状纳米材料因良好的导电性、大的比表面积及高表面活性位点等特性在气体传感器中的应用潜力引起广泛关注[7-8]，其在低功耗和高灵敏度的气体传感平台中具有更广阔的发展前景．目前常见的二维材料，如石墨烯、过渡金属硫化物及碳氮氧化物等都是性能优良的化学传感材料．石墨烯及氧化石墨烯(reduced graphene oxide，RGO)在室温下具有优良的导电性、高的载流子迁移率和强的机械稳定性，因此，能对目标气体有稳定响应，而这些性能是实现化学传感应用的关键[9-12]．另一方面，如二硫化钼(MoS2)或二硫化钨(WS2)等半导体材料，通过控制不同的层数来实现其带隙宽度的调节，可用于制备高灵敏度和用户自定义电路测量的传感器．同时，表面功能化与复合掺杂可以提高半导体材料的化学传感特性,使其在进行目标分析时易于调节响应[13-14]．此外，目前的许多研究也集中在复合功能性二维材料的制备上，这是二维材料用于传感器的另一重要发展方向，有助于推进二维材料传感器的实用化．因此，许多二维材料复合物被开发并用于气体传感领域[15-16]．现有文献主要集中在介绍本征二维纳米材料的合成、性能和潜在应用，包括电子器件、光电子器件、储能器件以及传感平台等[17-19]，缺少二维材料在气体传感器应用方面的系统阐述．

本文对几种典型的基于二维材料的气体传感器相关研究进行综述，并讨论用于提高传感性能的优化方法；同时，对基于二维材料气体传感器的发展趋势进行展望．

1 基于二维材料气体传感器的工作基础

1.1 二维纳米材料传感器的传感机制

充分理解传感机制对研究和发展基于二维材料的传感器非常重要．与SnO2和ZnO等金属氧化物不同，以石墨烯、MoS2及黑磷等二维纳米材料制备的传感器，其传感机制为电荷转移过程[20]．当传感器暴露在目标气体中，气体分子吸附在传感材料的表面，致使传感材料的电阻发生改变，而当其置于空气或惰性气体环境中，吸附的气体分子从材料表面脱附，材料的电阻恢复到原始状态．以基于MoS2(n型半导体)的传感器为例，当传感器检测NO2分子时，NO2分子吸附在MoS2的表面，NO2分子内氮原子的未配对电子作为电子受体，倾向于从材料表面吸取电子，导致MoS2在传导中电子浓度降低．相反的，NH3分子中存在孤电子对，在传感过程中通常作为电子供体，使MoS2的电子浓度和电导率增加．这个过程中电阻的特征变化性能可用多种参数描述，测量参数主要为传感响应度、响应和恢复时间、选择性及稳定性．传感响应度S定义为传感器在目标气体分子存在时的变化阻值与初始电阻的比，即

其中，Rair为传感器在空气或惰性气体中的电阻值；Rg为传感器在目标气体中的电阻值．响应和恢复时间是气体传感器的关键指标，响应时间一般定义为在刺激后达到平衡响应90%所需的时间；恢复时间则相反，它是刺激消除后回到原始状态90%所耗的时间．选择性是传感材料对特定分析物的反应特征．稳定性也是一个重要特征，表示测量信号的质量随着时间推移的变化情况．

1.2 气体传感器的种类

化敏电阻器是气体传感器中应用最广泛的装置，其通过测量吸附目标气体分子所引起传感材料电阻的变化来检测分析气体，具有简单易制备，可直接进行测试的优点[21-22]．图1(a)为四点交叉结构的电阻传感器[11]，该器件引入一个微型加热板用于控制传感温度，传感器的性能依赖温度变化，可用于探测NO2、NH3及二硝基甲苯等气体．

场效应晶体管(field effect transistor, FET)在气体传感器中也有广泛应用[23]，当FET传感器置于目标气体中时，引起的栅极偏压会导致FET漏电流发生变化．FET传感器的性能受器件开-关电流比影响，通常较高的开-关电流比有利于提高传感器的灵敏度[24]．二维层状纳米材料因其优异的半导体特性和大的横向尺寸，非常适合作为传感材料应用在FET型传感器中，图1(b)为一种基于石墨烯的FET型NO2传感器[25]．其中，悬浮的RGO网络型板用于连接源极和漏极；当NO2分子吸附在石墨烯表面时，可以监控到局部载流子浓度变化，进而通过电流的变化情况获得相应的灵敏度．

图1 不同类型的气体传感器Fig.1 Different types of gas sensors

表面声波技术(surface acoustic wave，SAW)也可以用于气体监测，这种传感器的传感机制是当器件置于目标气体环境中，传感层的质量或电导率变化会引起传感器的频率变化．ARSTA等[26]报道一种用于检测CO和H2的SAW传感器，在检测质量分数为1% 的H2下测得的传感响应约为1.7 Hz，在检测质量分数为1×10-3的CO时传感响应为7.0 Hz．尽管这两种气体都是还原性气体，但频率的变化方向却不相同，主要原因是SAW传感器的响应受到质量和表面电导影响，CO的相对分子质量是H2的14倍，因此，检测CO时是质量改变产生的响应，而H2的响应主要由传感材料电导率的改变而获得．

2 基于二维材料的气体传感器性能研究

2.1 基于石墨烯及其复合物的气体传感器

2.1.1 基于石墨烯的气体传感器

2004年，NOVOSELOV等[27]通过机械剥离的方法制得具有二维原子晶体结构的新材料——石墨烯(graphene)．石墨烯作为碳纳米材料家族的新成员，与碳纳米管相比，具有更好的柔软度、大比表面积、生物相容性和易于表面功能化等特点，这些性能使它广泛应用于气体传感器领域[28-30]．2007年，SCHEDIN等[9]使用机械剥离的石墨烯进行气体检测，这种石墨烯传感器的最低检测限(limit of detection，LOD)达到10-9级．为进一步研究石墨烯基传感器的LOD，他们在样品上制作霍尔几何结构实现对器件的优化，改变了狄拉克点附近的电荷载流子密度，从而提高传感器的响应[31]．通过分析实验数据，优化实验装置后，可以检测到单个的NO2分子，这种优异的单分子检测性能的获得主要是由于石墨烯具有高载流子迁移率．

受到上述工作启发，研究人员纷纷对机械剥离的石墨烯传感性能进行研究，这类传感器能够检测多种气体， 如NO2、 NH3及CO2等． RUMYANTSEV等[31]报道一种基于单层石墨烯的晶体管，可以检测多种有机物蒸汽(volatile organic compounds, VOCs)．图2给出了在不同有机物蒸汽下产生的噪声频率特性．可见，不同有机物气体对应的频率变化情况不同，这些噪声频率及相对的电阻率变化可以作为特定气体的信号，展现了石墨烯传感器的高选择性．

图2 石墨烯传感器检测不同蒸汽时噪声变化情况[31]Fig.2 The change of noise in different VOCs detected by graphene sensor[31]

尽管机械剥离法能够获得石墨烯，但这种方法产率较低，一般只能单独用于构建气体传感器件，很难与其他半导体材料进行复合，限制其在器件工业生产中的应用．采用化学气相沉积法(chemical vapor deposition，CVD)可以在金属衬底的辅助下，生产高质量的单层石墨烯片，顺利解决这个缺陷[32-34]．KIM等[32]研究了一种基于CVD石墨烯的柔性透明气体传感器．制备流程如图3(a)．当重复检测3次质量分数为5×10-6的NO2时，传感器在增加偏压条件下其响应和恢复特性也得到提高，如图3(b)．传感器在干燥，即相对湿度(relative humidity, RH)为0%，及潮湿(50% RH)环境下检测质量分数为5×10-6NO2的动态传感瞬变情况如图3(c)，结果显示湿度对这种自激活式传感器没有影响．由于石墨烯具有极好的机械强度，该传感器在多次机械弯曲后仍具有可靠的传感特性，如图3(d)．此外，基于CVD生长的石墨烯也可用于检测NH3，这类传感器可以检测出CH4或H2中混合的NH3，比在空气中检测NH3的灵敏度略低[35]．

图3 利用化学气相沉积法制备的石墨烯传感器[32]Fig.3 Graphene sensor prepared by chemical vapor deposition[32]

2.1.2 基于功能化石墨烯材料的气体传感器

氧化石墨烯(GO)是由石墨经过脱水化学氧化后得到的单层或几层氧化石墨片，因表面含有丰富的含氧官能团(如羟基、羧基和环氧树脂等)，而具有十分优异的气敏性能[36-38]．PREZISO 等[36]制备了大片的氧化石墨烯片(平均尺寸27 μm，最大尺寸500 μm)，并将单层GO水溶液旋涂到叉指Pt电极上，制得NO2气体传感器(图4)，通过控制工作温度实现对不同质量分数NO2的检测，得到的一系列响应表明，GO表面的含氧官能团对提高传感器的灵敏度至关重要．

图4 器件制造示意图[36]Fig.4 Schematic diagram of device manufacturing[36]

然而，GO几乎是绝缘的，很难广泛应用在电子器件中．化学还原GO对恢复其部分电导率非常有效，同时还原过程中能够产生结构缺陷和空位，可以作为吸附位点使RGO成为理想的气体传感材料[25,39-40]．ROBINSON等[22]利用肼还原GO制得高性能的传感器，可以检测低浓度的丙酮或化学毒物，还原过程如图5(a)．研究发现，利用肼还原的GO传感器与基于单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes, SWCNT)的传感器相比噪声响应较低，如图5(b)．图5(c)给出GO经过不同还原时间后的传感特性，通过控制还原时间可以调控传感器的响应和恢复特性．抗坏血酸(维生素C)也是一种常见的温和还原剂，DUA等[21]利用它合成RGO，并用喷墨打印技术将RGO薄膜转移到PET上制得柔性传感器．这种传感器可以在室温下检测腐蚀性气体(如NO2和Cl2等)，检测范围从质量分数5×10-7到1×10-4．与肼相比，对苯二胺(p-phenylenediamine，PPD)是一种较弱的还原剂，利用PPD还原的RGO含有较多含氧官能团和结构缺陷，应用在传感器中具有更高的灵敏度．例如，HU等[41]研究一种基于PPD还原GO的气体传感器．使用这种传感器检测质量分数为1×10-5的甲基膦酸二甲酯时，响应时间是用肼还原GO传感器的3.3倍，同时可重复性较高．不同于肼的毒性较强，NaBH4是一种无毒且高效的还原剂，GHOSH等[42]用NaBH4化学还原GO，并在室温下研究其检测氨气的性能．这种传感器对NH3具有极好的选择性，对质量分数为2×10-4氨气的响应度是5.5%，质量分数为2.8×10-3时是23%，且不需要利用加热或紫外灯照射来加快对传感器的恢复．

图5 还原氧化石墨烯基气体传感器[22]Fig.5 Reduced graphene based gas sensors[22]

2.1.3 基于化学修饰石墨烯的气体传感器．

微米/纳米材料(如金属、金属氧化物、碳纳米管及聚合物)与石墨烯复合后可以有效提高石墨烯的传感性能，复合后的材料应用在传感器中能够实现协同效应．许多研究表明，石墨烯由于结构中悬空键的缺失，对氢气的敏感性较差，利用钯纳米粒(Pd nanoparticles, Pd NPs)修饰CVD生长的石墨烯在室温下对质量分数为1×10-3的H2响应度为33%，质量分数的检测限为2×10-5[12]．此外，LI等[43]利用钯修饰还原氧化石墨烯(Pd-RGO)制得一种高灵敏度的NO传感器，对器件进行中等电流退火处理后，在室温条件下可以检测质量分数为2×10-9～4×10-7的NO．银(Ag)纳米粒子也可修饰RGO材料用来增强传感特性，TRAN等[44]利用Ag纳米材料(AgNWs，AgNPs)包覆RGO片作为传感材料制得NH3传感器．在室温环境下检测质量分数为1×10-4的NH3时，与RGO传感器相比，RGO/AgNWs与RGO/AgNPs传感器具有更高的灵敏度和更好的响应恢复特性．

半导体金属氧化物(SnO2、ZnO、TiO2、WO3、Fe2O3、In2O3、CuO和Cu2O)已经广泛用于气体传感器的研究，然而，室温下低电导率和高工作温度限制了其实际应用，将金属氧化物与石墨烯复合制得的传感器与单一的金属氧化物或石墨烯传感器相比性能更优良，可以有效克服石墨烯传感器的缺陷．MAO等[45]利用SnO2纳米晶体(SnO2NCs)修饰RGO(SnO2-RGO)形成复合物作为传感材料，构建新的选择性气体传感平台，装置示意图及性能测试图如图6．这种传感器与RGO传感器相比，对NO2敏感性增强，对NH3敏感性减弱．传感器的灵敏度与NO2质量分数成线性关系，当检测的质量分数低至1×10-6时，灵敏度约为1.11．这项研究为调节RGO传感器的敏感性和选择性提供方向．此外，金属氧化物量子点(quantum dots， QDs)也可用于修饰RGO来提高传感性能．例如，HUANG等[46]通过简单的溶液方法将直径约5 nm的ZnO QDs固定在石墨烯片上形成纳米聚合物，制得的传感器对甲醛的灵敏度是传统石墨烯传感器的4倍．

(a)原理示意图；SnO2-RGO传感器和RGO传感器在NO2(b)和NH3(c)下的传感信号；(d)SnO2-RGO传感器响应与NO2浓度的关系；(e)不同NO2浓度下的SnO2-RGO传感响应图6 基于SnO2-RGO的气体传感器[45]Fig.6 SnO2-RGO based gas sensor[45]

MISHRA等[47]利用SnO2QDs修饰RGO获得性能较好的H2和LPG传感器．这种传感装置在200 ℃时，对质量分数为5×10-4H2的响应度为89.3%，在250 ℃时对质量分数为5×10-4LPG的响应度为94.2%，且当存在干扰气体时，如NH3、CH3COCH3、CHCl3、C7H8、C6H6、CH3COOH、C4H8O2和COOH等，对H2和LPG仍具有极好的灵敏度．

除此之外，一些功能性的聚合物，如聚苯胺(PANI)、聚乙烯醇(PVA)及聚吡咯(PPy)等，也用于和石墨烯复合实现对材料的化学改性以提高传感特性．基于PANI-RGO的传感器在检测H2时灵敏度有很大提高[48]．BAI等[49]利用GO/PPy复合水凝胶制备一种化学气体传感器，研究发现，GO/PPy气凝胶在检测质量分数为8×10-4的NH3时，600 s内电阻增大约40%，而电聚合的PPy薄膜在相同条件下电阻增加只有7%．利用GO/PEDOT∶PSS和RGO/PEDOT∶PSS制得的传感器在检测H2时电阻明显减小，说明PEDOT∶PSS修饰的石墨烯也可作为高性能传感材料用于氢气传感器中[50]．

2.2 基于过渡金属硫化物的气体传感器

2.2.1 基于MoS2的气体传感器

作为典型的原子层材料，MoS2具有大的比表面积和极好的半导体特性，非常适宜作为传感材料应用在气体传感器中[26,51-52]．

LATE等[53]制备一种基于MoS2的FET，并研究材料层厚度对其气体传感性能的影响．他们利用微机械剥离法得到了2层和5层的MoS2分别用于制备FET传感器，可以检测如NO2、NH3和水蒸汽等气体，MoS2晶体管传感器的原理图和光学图像如图7(a)和(b)，2层MoS2装置的光学和SEM图像如图7(c)和(d)．研究发现5层的MoS2器件与2层的相比具有更好的响应灵敏度．产生这种现象的原因主要是MoS2导带和价带的能级受材料大小的影响，在不同厚度下MoS2具有不同的电子结构导致其氧化还原电位改变，进而影响了材料的传感能力．PERKINS等[54]制备了一种基于单层MoS2的传感器，其对质量分数为1×10-6～1×10-4的三乙胺有明显反应．传感器对氧化性气体(如三乙胺和丙酮)有明显响应，而对还原性气体(如NO2)响应较小．

图7 两层MoS2薄膜气体传感器[53]Fig.7 Two-layer MoS2 thin film based gas sensor[53]

图8 利用不同材料复合的MoS2气体传感器Fig.8 MoS2 gas sensor based on different materials

为实现对挥发性有机物(VOCs)的高选择性和超高灵敏性检测，KIM等[55]发明一种可调控的高选择性化敏电阻型传感器，其通过巯基烷酸(MUA)修饰MoS2，增强了对挥发性有机物的响应，当检测质量分数低至1×10-6的挥发性有机物(如乙醇、丙酮、丙醛、甲苯及正己烷)时，仍表现出高选择性和高灵敏度，如图8(a)．此外，金属纳米颗粒也可用来修饰MoS2以提高对气体的选择性和灵敏度，KURU等[56]利用简易的溶液剥离法和滴注法合成一种MoS2-Pd复合物，制得的传感器对H2具有极高的响应，其原理如图8(b)．当检测质量分数为5×10-4～5×10-2的H2时，传感器具有快速的响应和恢复时间，分别为40 s和83 s，如图8(c)．同时，传感器具有良好的选择性，如图8(d)．

为提高MoS2纳米片在环境中的稳定性，CUI等[57]研究一种新的纳米杂化方法，用SnO2纳米晶修饰MoS2纳米片(MoS2/SnO2)，制备流程如图9(a)．这种传感器对不同质量分数为(0.5×10-6～1.0×10-5)的NO2表现出可逆、可靠的响应和恢复特性，如图9(b)，与石墨烯或碳纳米管传感器相比，不需要进行退火处理或紫外光照射恢复其对气体的响应．图9(c)给出MoS2/SnO2传感器对不同气体在质量分数1×10-5下的响应特性，对比发现其在室温下对NO2具有更好的灵敏度．

图9 MoS2/SnO2气体传感器[57]Fig.9 MoS2/SnO2 based gas sensor[57]

2.2.2 基于MoSe2的气体传感器

与MoS2相似，MoSe2由2个Se原子和1个Mo原子通过共价键连接形成典型的三明治结构，容易剥离成单层或几层的MoSe2二维晶体[58-59]．由于其独特的二维结构，MoSe2薄层可对化学传感材料进行有毒气体分子的痕检．如LATE等[60]利用微机械剥离方法获得单层MoSe2制备出高性能的NH3传感器，当MoSe2置于NH3中时，MoSe2纳米片表面吸附NH3分子引起电荷转移，记录检测前后材料拉曼光谱的移动情况，说明单层MoSe2具有检测气体的能力．而且基于单层MoSe2的传感器进行气体检测的响应时间为2.5 min，低于单层MoS2传感器的响应时间．

2.2.3 基于WS2的气体传感器

与石墨烯和MoS2相似，WS2也是原子层纳米材料．因其极好的电子特性、良好的能带结构和高的表面体积比，也可作为气体传感材料．HUO等[61]利用多层WS2纳米片制备FET进行气体检测，并系统研究FET的光电和传感特性(图10)．将传感器置于特定的气氛中，气体分子吸附在WS2纳米片表面导致电荷转移，影响了FET的光电特性，通过对比分析在不同气氛下FET中电流的变化，发现WS2传感器对NH3的响应最好，意味着WS2薄片对NH3更敏感．此外，利用电感耦合等离子体(inductive coupled plasma， ICP)源合成的WS2薄膜传感器也能有效提高NH3的检测灵敏度[62]．

图10 基于WS2的气体传感器[61]Fig.10 WS2 based gas sensor[61]

2.3 基于黑磷的气体传感器

近来，黑磷(black phosphorus，BP)的重新发掘使其作为一种新的二维层状纳米材料在各个领域包括气体传感领域引起广泛关注[63]．KOU等[64]利用第一性原理研究单层BP对CO、CO2、NO、NO2及NH3的吸附特性，最近的实验研究也表明黑磷对NO2气体具有极好的传感特性，其性能远超基于其他二维材料(如石墨烯和MoS2)的传感器[65]，如图11(a)．ABBAS等[66]首次实验研究基于黑磷的气体传感器应用于NO2检测． 当检测NO2气体时，

传感器表现出优异的灵敏度，如图11(b)，且随NO2浓度增加，相对电导率变化服从分子吸附在材料表面的朗格缪尔等温线，如图11(c)．此外，该传感器具有良好的稳定性，即使经过反复氩气洗脱后进行检测，仍呈现出对NO2可逆的吸附和脱附过程．MAYORGA-MARTINEZ等[67]利用多层黑磷制得高灵敏度的甲醇传感器，用电化学阻抗谱作为检测方法，图11(d)为这种层状黑磷传感器的原理图，其测得质量分数的最低检测限为2.8×10-5．在1 kHz频率下，随着甲醇蒸汽浓度的增加，可以观测到明显的阻抗相位变化，如图11(e)．通过记录在1 kHz频率下连续添加C7H7(质量分数为2.79×10-3)、CH3COCH3(2.535×10-3)、CHCl3(4.775×10-3)、CHCl2(4.262×10-3)、C2H6O(2.519×10-3)、C3H8O(2.519×10-3)和H2O(1.602×10-3)时阻抗谱的相位变化，证明了黑磷传感器对甲醇的优异选择性，如图11(f)．上述研究表明黑磷是一种前景广阔的气敏材料．除此之外，SALEHI-KHOJIN等[68]还研究基于黑磷薄片堆叠而成的高灵敏度湿度探测器，其可检测从10%～85%的相对湿度变化，且传感器长期(长达3个月)暴露在环境条件下仍具有稳定的响应．

(a)BP、MoS2、石墨烯传感器在检测质量分数为0.1×10-6～1×10-4的NO2时响应变化情况[65]；(b)BP传感器检测NO2质量分数从5×10-9～4×10-8的相对电导率变化(ΔG/G0)[66]； (c)ΔG/G0与NO2质量分数的变化曲线(红线)和拟合的朗缪尔等温线[66]；(d)基于BP的甲醇蒸汽传感器[67]；(e)BP器件在检测不同质量分数的甲醇蒸汽测得的阻抗谱；(f)1 kHz频率下，在不同质量分数CH3OH、C7H7，CH3COCH3，CHCl3，CHCl2，C2H6O，C3H8O和H2O蒸汽下的阻抗相位[67]图11 黑磷传感器检测不同气体的性能参数Fig.11 Performance parameters of black phosphorus sensor in different gas detections

结 语

本文介绍了一些典型的基于二维材料的传感器及传感特性，综合分析发现二维层状纳米材料因其独特的物理化学特性，可广泛用于制备高性能气体传感器．与零维和一维材料相比，二维材料因具有的较大传感面积、较低噪声、极强电荷转移能力以及气体吸附等特点，导致其良好的电学特性，因此，基于二维材料的气体传感器可以对多种气体分子实现低浓度下的高灵敏度检测．表1和表2总结部分典型二维材料及其复合物的传感特性，对比分析发现，尽管石墨烯是零带隙材料，吸附气体分子后很难产生电阻变化，但GO和RGO有效克服了这一缺陷．GO和RGO及其复合物因表面含有原子和基团可以提高传感性能，此类传感器具有高特异性、强灵敏度和低检测限．与石墨烯不同，过渡金属硫化物和黑磷以其独特的半导体特性，依赖于层厚度的可调带隙使之成为性能优良的传感材料，它们因具有远超碳基纳米材料的优越传感特性，具有更广阔的应用前景．然而为了实现纳米材料气体传感器在室温下的实际应用，仍需付出更多的努力来改进传感器的各方面性能．

表1 石墨烯在气体传感中的应用

表2 其他类石墨烯二维纳米材料在气体传感中的应用

目前已经报道的有关2D材料的气体传感器中，通过对材料进行表面功能化获得了超高灵敏度．然而传感器的选择性依然是急需解决的一大难题．对于单一二维材料的气体传感器，其传感机制主要为气体分子的表面吸附，选择性通常不令人满意，通过表面功能化获得具有第二相的材料，如金属、金属氧化物及导电聚合物等其他材料，获得多种多样的纳米复合材料，改善对某些特定气体的选择性，实现传感器的选择性检测．另一方面，为实现传感器的商业化和可重复性，优化制作工艺也是目前需要克服的难题．目前大多数气体传感器是通过滴注或微加工工艺制造而成的，这些过程不仅复杂、耗时，而且材料在作为传感通道时无法显示其固有特性，因此，开发一种简便有效且可靠的气体传感器制造技术仍面临巨大挑战．一旦上述缺点能够得到解决，在不久的将来一定能制造出具备高选择性、响应速度快、可逆性好、常温操作且稳定性好的气体传感系统．

基金项目：国家自然科学基金资助项目(61435010,61575089，61704112)；广东省自然科学基金资助项目(2016A030310048)；中国博士后基金资助项目(2016M592530)；深圳大学研究生创新发展基金资助项目 (PIDFP-ZR2017023)

作者简介：张 晗(1984—)，男，深圳大学特聘教授、博士生导师、国家优秀青年科学基金获得者、中组部青年千人计划获得者．研究方向：光纤激光器、非线性光学、新型二维材料的光电特性及生物医学．E-mail：hzhang@szu.edu.cn

引文：张 晗，邹吉菲，罗劭娟，等. 基于二维材料气体传感器的研究[J]. 深圳大学学报理工版，2018，35(3)：221-233.

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