近日，陜西科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院陳慶彩教授團(tuán)隊(duì)與日本東北大學(xué)合作，在高性能氣體檢測(cè)技術(shù)方面取得重要突破。相關(guān)成果以標(biāo)題為《In situ construction of heterojunctions between Co3O4 nanonets and Fe2O3 nanospheres for efficient triethylamine detection》的研究論文，發(fā)表在國際傳感器領(lǐng)域頂級(jí)權(quán)威期刊《Sensors and Actuators: B. Chemical》上，環(huán)境學(xué)院博士生劉歡為第一作者，我校陳慶彩教授與日本東北大學(xué)Shu Yin教授共同擔(dān)任通訊作者。
本研究聚焦“如何解決氣體傳感器在更低工作溫度下快速識(shí)別異味”這一全球關(guān)注的熱點(diǎn)難題，首次實(shí)現(xiàn)了Fe2O3納米球與Co3O4納米網(wǎng)原位構(gòu)建p-n異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建出一種新型三維交聯(lián)納米復(fù)合材料。該傳感器材料能夠在比以往更低的工作溫度下（110 °C），實(shí)現(xiàn)對(duì)典型異味氣體三乙胺的高靈敏檢測(cè)，其響應(yīng)值是傳統(tǒng)材料的4倍以上，響應(yīng)/恢復(fù)時(shí)間也縮短至半分鐘以內(nèi)，達(dá)到目前國際同類技術(shù)的領(lǐng)先水平。研究團(tuán)隊(duì)通過理論模擬和實(shí)驗(yàn)分析，從微觀層面揭示了材料性能提升的根本原因，發(fā)現(xiàn)Fe2O3與Co3O4在界面處原位形成穩(wěn)定的異質(zhì)結(jié)，有效促進(jìn)電荷分離與遷移，提升了氣體分子的吸附效率與表面反應(yīng)活性，從而實(shí)現(xiàn)了更快速、更靈敏的信號(hào)輸出。
識(shí)別和監(jiān)測(cè)異味氣體一直是困擾人們的難題。三乙胺作為廣泛應(yīng)用于化工、制藥、食品儲(chǔ)運(yùn)等行業(yè)的典型揮發(fā)性有機(jī)物，其毒性與易燃性為環(huán)境與安全監(jiān)管帶來巨大挑戰(zhàn)。此次研究成果有效突破了傳統(tǒng)金屬氧化物傳感器需高溫運(yùn)行的技術(shù)瓶頸，為未來便攜式、低能耗、智能化氣體傳感器的開發(fā)提供了全新路徑。目前，該項(xiàng)研究已獲得國家發(fā)明專利授權(quán)，并在開展成果轉(zhuǎn)化工作，未來有望在環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)、工業(yè)安全預(yù)警、食品新鮮度檢測(cè)與公共健康防護(hù)等多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)揮實(shí)用價(jià)值。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.snb.2025.138137
（核稿：陳慶彩 編輯：劉倩）
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