各种传感机制在温室气体检测中的意义

全球变暖已成为世界各地政府及机构关注的一个重要议题，尤其是包括197个国家在内的国际气候变化“巴黎协定”。人类正在努力制定负责任的能源消耗指南，并鼓励研究替代能源。同时，为了确保温室气体（GHG）减排工作取得预期的效果，需要一系列高效、通用且具有成本效益的传感系统来监测当地温室气体的排放量。因此，这将涉及标准化设备，以帮助地方政府根据特定地区的温室气体水平促进谨慎的能源消耗，并帮助环境工程研究人员开发清洁能源替代品。

温室气体的气候影响

目前，已开发了多种方法来测量大气中二氧化碳及其它温室气体的浓度，包括：红外分析和测压法；滴定法；傅立叶变换光谱法；以及化学电阻、电化学、非色散红外、光学、声学、量热或气相色谱传感器等方法。不过，上述温室气体检测中常见传感器存在的局限性，限制了它们的广泛测定。

据麦姆斯咨询介绍，为了促进全新技术的发展，哈佛医学院、布列根和妇女医院以及韩国国家气象科学研究所气候研究部的研究人员在Advanced Sensor Research期刊上发表了一篇题为“Significance of Various Sensing Mechanisms for Detecting Local and Atmospheric Greenhouse Gases: A Review”的综述文章，研究人员在综述中强调了改进现有温室气体监测技术局限性和潜力的丰富策略。

具有活性材料涂覆悬臂梁的微机械传感器、SAW传感器、光声传感器以及采用纳米材料的新型传感器示例

温室气体传感器根据采用传统仪器可改进的分析机制进行了细致的分类，主要包括光谱仪（类型：傅里叶变换红外光谱法、拉曼光谱法、基于光学的方法、基于质量的方法）和半导体材料类。随着业界对接近传统器件选择性和灵敏度的新型纳米材料的探索，已开发出了更具成本效益的方法。

本综述广泛调研了更现代的温室气体传感器，包括微机械传感器、SAW传感器、光声传感器和超声传感器；集成到这些单元中的各种聚合物或纳米颗粒材料，以提高传感器的通用性、功能和准确性；以及现代3D生物打印方法。通过分析不同类型的温室气体，并突出每种技术的优缺点，探索了区分大气温室气体的经验方法。研究人员还特别概述了正在研究中的几种实验策略，以高效、灵敏、低成本地全球性检测温室气体。

傅里叶变换红外（FTIR）光谱仪温室气体观测系统

非色散红外（NDIR）温室气体传感器

此外，研究人员还概述了被认为适用于在环境（包括极端）温度下捕获或吸附某些温室气体的新型2D或3D材料，包括石墨烯、过渡金属二硫族化物、Xenes、金属有机框架（MOF）和共价有机框架（COF）材料等，这些材料有望为改进气体传感器材料铺平道路。

喷墨和3D打印在传感器制造中的应用

这篇综述还重点介绍了全球正在进行的温室气体传感器研究，旨在通过比较近期和即将兴起的传感器技术，实现更通用、更高成本效益的方法，以高灵敏度提供准确的温室气体检测，缓解全球气候变暖。

审核编辑：刘清