钯纳米颗粒改性氧化钨气敏材料，实现超灵敏甲醛传感器

据麦姆斯咨询报道，近日，华中科技大学集成电路学院刘欢教授课题组联合海康威视研究院等单位在国际知名期刊Chemical Engineering Journal（中科院一区，2022年影响因子16.744）发表了具有ppb级灵敏度的甲醛气体传感器研究成果，论文题为“W18O49 sensitized with Pd nanoparticles for ultrasensitive ppb-level formaldehyde detection”。

传感器是支撑新一代物联网与人工智能发展的基础元器件，基于气体传感器的机器嗅觉技术在工农业生产、环境物联网、医疗卫生等领域应用前景广阔。室内空气污染是影响生命安全与健康的重要环境因素，2004年，世界卫生组织（WHO）的国际癌症研究机构（IARC）将甲醛确定为“明确可以致癌”的1类致癌物质。我国《室内空气质量标准》（GB/T 18883-2002）规定，室内甲醛浓度应低于80 ppb（1小时均值）。高灵敏度、高可靠性甲醛气体传感器对于实现甲醛在线监测，保障室内空气质量具有重要意义。

针对目前半导体甲醛传感器灵敏度不足、选择性不佳等问题，项目团队基于氧化物半导体气敏材料表界面调控策略，利用钯纳米颗粒（Pd NPs）对氧化钨（W18O49）半导体气敏材料的表面化学和电子结构的影响，协同调控W18O49半导体氧空位和界面电荷转移，提升对甲醛的敏感效应，设计并制备出灵敏度高、稳定性好的甲醛传感器，对50 ppb甲醛的响应为2.96、响应时间2秒。研究工作有望为室内甲醛浓度实时在线监测提供传感器解决方案，在智能家居等领域应用前景广阔。

图1 Pd敏化W18O49的合成工艺与材料形貌

图2 甲醛传感器典型性能

表1 甲醛传感器性能对比

华中科技大学集成电路学院李华曜副教授和海康威视研究院浦世亮博士为论文通讯作者，2020级博士生王鹏为论文第一作者。华中科技大学刘欢教授课题组在国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目支持下开展气体传感器创新研究和人才培养工作，研究成果“硅基MEMS量子点电子鼻”获2022年第六届中国（国际）传感器创新创业大赛总决赛一等奖。在机器嗅觉研究方面，刘欢教授课题与海康威视研究院合作，共同致力于提高机器对世界的感知、分析、理解能力，以期通过校企合作深入推进产教融合和技术创新，推动行业发展。

论文信息：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140988

审核编辑 ：李倩