青岛大学团队取得室温NO₂检测技术突破 双敏化机制破解行业痛点

近日，青岛大学物理科学学院功能材料与器件团队在国际权威期刊《Applied Physics Letters》（应用物理快报）上发表重要研究论文，提出Pd/SnSe₂/SnO₂异质结双敏化机制，成功实现室温下二氧化氮（NO₂）的高灵敏、快速抗湿检测，为低功耗气体传感器的研发与应用开辟新路径，助力环境监测与工业安全领域技术升级。

NO₂作为空气污染核心指标之一，是一种有毒且具有刺激性的气体，对人体呼吸系统、心血管系统及生态环境均构成严重威胁，精准、快速检测NO₂浓度对环境治理和公共健康保护具有重要意义。当前，传统金属氧化物半导体（MOS）气体传感器普遍存在工作温度偏高的问题，能耗较高，难以满足物联网（IoT）对低功耗器件的应用需求；而二维层状半导体材料虽在室温传感领域展现出巨大潜力，却受限于响应慢、恢复难、抗湿性差等痛点，制约了其实际落地应用。

针对这一行业瓶颈，青岛大学功能材料与器件团队依托青岛市先进传感器技术创新中心，经过持续攻关，创新采用溶剂热与原子层沉积（ALD）技术相结合的方法，将贵金属Pd精准修饰到SnSe₂/SnO₂异质结表面，并通过ALD技术实现Pd负载量的精细调控，有效解决了传统二维材料气敏器件的核心痛点，完成了材料功能化设计的重要突破。

该研究的核心创新的在于，团队通过实验数据与密度泛函理论（DFT）计算相结合的方式，首次清晰阐释了贵金属Pd在NO₂传感过程中的双敏化工作机制——Pd的电子增敏与化学增敏作用，协同SnSe₂/SnO₂异质结与Schottky结的协同效应，共同推动传感器性能实现跨越式提升。《Applied Physics Letters》作为国际应用物理领域权威期刊，具有较高的学术影响力，其2024年影响因子达3.6，该成果的发表充分彰显了青岛大学在功能材料与传感技术领域的研究实力。

性能测试数据显示，优化后的Pd/SnSe₂/SnO₂异质结传感器在室温环境下表现出优异的NO₂检测性能：对5 ppm NO₂的响应值高达26.9，是未修饰材料的3倍；响应时间仅需7秒，恢复时间为19秒，检测速度大幅提升；同时具备出色的抗湿性，在90%相对湿度（RH）环境下，响应值衰减不足14.7%，最低检测限更是低至21 ppb，完全满足环境监测对灵敏、快速、稳定的核心需求。DFT计算进一步证实，双敏化机制与结结构协同作用是传感器性能跃升的关键。

目前，该团队计划进一步深入探索贵金属敏化机制，未来有望为更多二维异质结气敏材料的研发提供可借鉴的范式，推动低成本、高可靠性气体传感器在环境监测、工业安全、智能家居等领域的规模化落地，为生态环境保护与公共安全保障注入科技力量。