北京
來源：科技日報
只需幾十秒，就能在常溫下“揪出”空氣中極微量的有害氣體——二氧化氮。記者22日從中國科學院聲學研究所獲悉，該所王文研究員團隊在氣體傳感技術領域取得重要進展。他們成功開發出一種能在室溫下高靈敏檢測二氧化氮的新型傳感器。相關成果發表于《納米研究》。
二氧化氮是工業和汽車尾氣中常見的有害氣體，危害人體呼吸道和生態環境。傳統的氣體傳感器往往需要高溫加熱催化以實現高靈敏度，不僅存在安全隱患，也直接影響到傳感器的可靠性與穩定性。因此，能在室溫下穩定工作且能“嗅”出極低濃度有害氣體的傳感器，一直是環境監測領域追求的目標。
此次，王文團隊巧妙地將一種鉑納米簇材料與聲表面波器件技術進行了“強強聯合”。他們首先合成了尺度僅為2.4納米的鉑金屬簇，并將其均勻負載在氧化石墨烯材料上，作為核心“感應層”。當二氧化氮分子被這個“感應層”捕獲時，會引發電子轉移，導致材料性質改變。同時，他們將這一敏感材料集成到微納尺度的聲表面波器件上。這種器件能將氣體吸附引起的微小變化實時轉化為清晰的電信號，從而實現精準測量。
實驗數據顯示，這款新型傳感器性能優異，在室溫條件下，能檢測到低至20ppb（十億分之一）濃度的二氧化氮，靈敏度達到45.4毫伏/百萬分之一（ppm），理論上的最低檢測限可達約6ppb。它的響應速度很快，約50秒即可完成一次檢測。更重要的是，它對環境中常見的氫氣、氨氣、甲烷等干擾氣體幾乎“無動于衷”，只對二氧化氮有顯著反應，表現出極佳的選擇性。此外，該器件在存放30天后仍能保持90.5%的初始性能，重復性和長期穩定性良好。
王文表示，這項研究為開發低功耗、高靈敏的室溫氣體傳感器提供了新思路，有望在空氣質量監測、工業生產安全等領域發揮重要作用。
（中國科學院聲學研究所供圖）
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