鈀納米顆粒改性氧化鎢氣敏材料，實現(xiàn)超靈敏甲醛傳感器

傳感器是支撐新一代物聯(lián)網(wǎng)與人工智能發(fā)展的基礎(chǔ)元器件，基于氣體傳感器的機器嗅覺技術(shù)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。室內(nèi)空氣污染是影響生命安全與健康的重要環(huán)境因素，2004年，世界衛(wèi)生組織（WHO）的國際癌癥研究機構(gòu)（IARC）將甲醛確定為“明確可以致癌”的1類致癌物質(zhì)。我國《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》（GB/T 18883-2002）規(guī)定，室內(nèi)甲醛濃度應(yīng)低于80 ppb（1小時均值）。高靈敏度、高可靠性甲醛氣體傳感器對于實現(xiàn)甲醛在線監(jiān)測，保障室內(nèi)空氣質(zhì)量具有重要意義。

針對目前半導(dǎo)體甲醛傳感器靈敏度不足、選擇性不佳等問題，項目團隊基于氧化物半導(dǎo)體氣敏材料表界面調(diào)控策略，利用鈀納米顆粒（Pd NPs）對氧化鎢（W18O49）半導(dǎo)體氣敏材料的表面化學(xué)和電子結(jié)構(gòu)的影響，協(xié)同調(diào)控W18O49半導(dǎo)體氧空位和界面電荷轉(zhuǎn)移，提升對甲醛的敏感效應(yīng)，設(shè)計并制備出靈敏度高、穩(wěn)定性好的甲醛傳感器，對50 ppb甲醛的響應(yīng)為2.96、響應(yīng)時間2秒。研究工作有望為室內(nèi)甲醛濃度實時在線監(jiān)測提供傳感器解決方案，在智能家居等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。

圖1 Pd敏化W18O49的合成工藝與材料形貌

圖2 甲醛傳感器典型性能

表1 甲醛傳感器性能對比

華中科技大學(xué)集成電路學(xué)院李華曜副教授和海康威視研究院浦世亮博士為論文通訊作者，2020級博士生王鵬為論文第一作者。華中科技大學(xué)劉歡教授課題組在國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃等項目支持下開展氣體傳感器創(chuàng)新研究和人才培養(yǎng)工作，研究成果“硅基MEMS量子點電子鼻”獲2022年第六屆中國（國際）傳感器創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽一等獎。在機器嗅覺研究方面，劉歡教授課題與?？低曆芯吭汉献?，共同致力于提高機器對世界的感知、分析、理解能力，以期通過校企合作深入推進產(chǎn)教融合和技術(shù)創(chuàng)新，推動行業(yè)發(fā)展。

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

審核編輯 ：李倩