室温下高灵敏检测二氧化氮的新型传感器研制成功
只需几十秒，就能在常温下“揪出”空气中极微量的有害气体——二氧化氮。记者22日从中国科学院声学研究所获悉，该所王文研究员团队在气体传感技术领域取得重要进展。他们成功开发出一种能在室温下高灵敏检测二氧化氮的新型传感器。相关成果发表于《纳米研究》。
二氧化氮是工业和汽车尾气中常见的有害气体，危害人体呼吸道和生态环境。传统的气体传感器往往需要高温加热催化以实现高灵敏度，不仅存在安全隐患，也直接影响到传感器的可靠性与稳定性。因此，能在室温下稳定工作且能“嗅”出极低浓度有害气体的传感器，一直是环境监测领域追求的目标。
此次，王文团队巧妙地将一种铂纳米簇材料与声表面波器件技术进行了“强强联合”。他们首先合成了尺度仅为2.4纳米的铂金属簇，并将其均匀负载在氧化石墨烯材料上，作为核心“感应层”。当二氧化氮分子被这个“感应层”捕获时，会引发电子转移，导致材料性质改变。同时，他们将这一敏感材料集成到微纳尺度的声表面波器件上。这种器件能将气体吸附引起的微小变化实时转化为清晰的电信号，从而实现精准测量。
实验数据显示，这款新型传感器性能优异，在室温条件下，能检测到低至20ppb（十亿分之一）浓度的二氧化氮，灵敏度达到45.4毫伏/百万分之一（ppm），理论上的最低检测限可达约6ppb。它的响应速度很快，约50秒即可完成一次检测。更重要的是，它对环境中常见的氢气、氨气、甲烷等干扰气体几乎“无动于衷”，只对二氧化氮有显著反应，表现出极佳的选择性。此外，该器件在存放30天后仍能保持90.5%的初始性能，重复性和长期稳定性良好。
王文表示，这项研究为开发低功耗、高灵敏的室温气体传感器提供了新思路，有望在空气质量监测、工业生产安全等领域发挥重要作用。
（中国科学院声学研究所供图）
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