環(huán)境學(xué)院陳慶彩教授團隊在氣體傳感器領(lǐng)域取得重要突破

近日，陜西科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院陳慶彩教授團隊與日本東北大學(xué)合作，在高性能氣體檢測技術(shù)方面取得重要突破。相關(guān)成果以標題為《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別異味”這一全球關(guān)注的熱點難題，首次實現(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），實現(xiàn)對典型異味氣體三乙胺的高靈敏檢測，其響應(yīng)值是傳統(tǒng)材料的4倍以上，響應(yīng)/恢復(fù)時間也縮短至半分鐘以內(nèi)，達到目前國際同類技術(shù)的領(lǐng)先水平。研究團隊通過理論模擬和實驗分析，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，從而實現(xiàn)了更快速、更靈敏的信號輸出。

識別和監(jiān)測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、食品儲運等行業(yè)的典型揮發(fā)性有機物，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、工業(yè)安全預(yù)警、食品新鮮度檢測與公共健康防護等多個關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)揮實用價值。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.snb.2025.138137

（核稿：陳慶彩 編輯：劉倩）