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中科院聲學所新型傳感器攻克二氧化氮檢測難題
2026年07月23日 14:11:41
來源：化工儀器網 作者：羊舌木 點擊量：2041
近日，中國科學院聲學研究所王文研究員團隊在氣體傳感技術領域取得關鍵性突破，成功研發出一款可在室溫環境下高靈敏檢測二氧化氮的新型傳感器。
二氧化氮是工業生產、機動車尾氣排放中的典型有害污染物，不僅會損傷人體呼吸道系統，還會對自然生態環境造成持續性破壞，精準、高效的痕量二氧化氮檢測是環境監測、工業安全領域的核心需求。
長期以來，傳統二氧化氮傳感器依賴高溫加熱催化機制實現檢測靈敏度，不僅存在高溫作業的安全隱患，還容易造成設備性能波動，大幅降低傳感器的工作可靠性與穩定性。因此，可室溫穩定工作、能捕捉極低濃度二氧化氮的高精準傳感器，一直是行業亟待突破的技術瓶頸。
近日，中國科學院聲學研究所王文研究員團隊在氣體傳感技術領域取得關鍵性突破，成功研發出一款可在室溫環境下高靈敏檢測二氧化氮的新型傳感器，只需幾十秒就能捕捉打咯空氣中極微量的二氧化氮。相關研究成果已正式發表于《納米研究》期刊，為高精度環境氣體監測技術升級提供了全新方案。
針對傳統技術的諸多短板，王文團隊創新融合納米材料技術與微納器件技術，通過技術融合賦能實現傳感性能升級。研究團隊制備出尺寸僅2.4納米的鉑金屬簇，將其均勻負載于氧化石墨烯材料表面，構建出高性能核心感應層。當空氣中的二氧化氮分子接觸感應層時，會觸發特異性電子轉移反應，引發材料物理性質發生規律性變化。
在此基礎上，團隊將該敏感材料與微納尺度聲表面波器件集成一體，依托器件的信號轉化能力，將氣體吸附引發的微觀材料變化，實時、精準地轉換為可識別的電信號，最終實現對二氧化氮氣體的定量精準檢測，徹底擺脫了傳統傳感器對高溫催化條件的依賴。
多項實驗測試結果表明，這款新型傳感器綜合性能表現優異，具備高靈敏、快響應、高抗干擾、高穩定的多重優勢。在室溫工作條件下，傳感器可精準檢測到低至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。并且響應速度很快，僅需約50秒即可完成一次完整檢測作業。
在抗干擾性能方面，該傳感器具備極強的氣體識別專一性，對空氣中常見的氫氣、氨氣、甲烷等干擾氣體幾乎無響應，僅對二氧化氮產生顯著傳感反應，有效規避了復雜環境下的檢測誤差。同時，該器件擁有出色的長期使用穩定性與重復性，經過30天存放使用后，仍可保留保持90.5%的初始檢測性能，能夠適配長期常態化監測場景。
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。
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