室温下高灵敏检测二氧化氮的新型传感器研制成功
中国科学院声学研究所团队研制出室温下高灵敏检测二氧化氮的新型传感器，利用铂纳米簇与声表面波器件结合，检测限约6ppb，响应约50秒，选择性好，稳定性高，为低功耗气体监测提供新思路。
几十秒，够做什么？喝杯水，发个呆，还是刷几条短视频？但对于环境监测来说，这几十秒已经足够在常温下“揪出”空气中极微量的有害气体——二氧化氮。中国科学院声学研究所王文研究员团队近日在气体传感技术领域取得重要进展，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。相关成果已发表于《纳米研究》。
二氧化氮是工业和汽车尾气中常见的有害气体，对呼吸道和生态环境都有不小的危害。传统的气体传感器通常需要高温加热才能实现高灵敏度，但高温不仅带来安全隐患，也直接影响传感器的可靠性和稳定性。因此，能在室温下稳定工作、又能“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。
这次，王文团队巧妙地将铂纳米簇材料与声表面波器件技术进行了“强强联合”。他们合成出尺度仅为2.4纳米的铂金属簇，并均匀负载在氧化石墨烯上，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，将这一敏感材料集成到微纳尺度的声表面波器件上，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相当出色：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约6ppb。响应速度很快，约50秒即可完成一次检测。更关键的是，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，选择性极佳。此外，该器件存放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。
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