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中科院声学所新型传感器攻克二氧化氮检测难题
2026年07月23日 14:11:41
来源：化工仪器网 作者：羊舌木 点击量：5410
近日，中国科学院声学研究所王文研究员团队在气体传感技术领域取得关键性突破，成功研发出一款可在室温环境下高灵敏检测二氧化氮的新型传感器。
二氧化氮是工业生产、机动车尾气排放中的典型有害污染物，不仅会损伤人体呼吸道系统，还会对自然生态环境造成持续性破坏，精准、高效的痕量二氧化氮检测是环境监测、工业安全领域的核心需求。
长期以来，传统二氧化氮传感器依赖高温加热催化机制实现检测灵敏度，不仅存在高温作业的安全隐患，还容易造成设备性能波动，大幅降低传感器的工作可靠性与稳定性。因此，可室温稳定工作、能捕捉极低浓度二氧化氮的高精准传感器，一直是行业亟待突破的技术瓶颈。
近日，中国科学院声学研究所王文研究员团队在气体传感技术领域取得关键性突破，成功研发出一款可在室温环境下高灵敏检测二氧化氮的新型传感器，只需几十秒就能捕捉打咯空气中极微量的二氧化氮。相关研究成果已正式发表于《纳米研究》期刊，为高精度环境气体监测技术升级提供了全新方案。
针对传统技术的诸多短板，王文团队创新融合纳米材料技术与微纳器件技术，通过技术融合赋能实现传感性能升级。研究团队制备出尺寸仅2.4纳米的铂金属簇，将其均匀负载于氧化石墨烯材料表面，构建出高性能核心感应层。当空气中的二氧化氮分子接触感应层时，会触发特异性电子转移反应，引发材料物理性质发生规律性变化。
在此基础上，团队将该敏感材料与微纳尺度声表面波器件集成一体，依托器件的信号转化能力，将气体吸附引发的微观材料变化，实时、精准地转换为可识别的电信号，最终实现对二氧化氮气体的定量精准检测，彻底摆脱了传统传感器对高温催化条件的依赖。
多项实验测试结果表明，这款新型传感器综合性能表现优异，具备高灵敏、快响应、高抗干扰、高稳定的多重优势。在室温工作条件下，传感器可精准检测到低至20ppb(十亿分之一)浓度的二氧化氮，灵敏度达到45.4毫伏/百万分之一(ppm)，理论上的最低检测限可达约6ppb。并且响应速度很快，仅需约50秒即可完成一次完整检测作业。
在抗干扰性能方面，该传感器具备极强的气体识别专一性，对空气中常见的氢气、氨气、甲烷等干扰气体几乎无响应，仅对二氧化氮产生显著传感反应，有效规避了复杂环境下的检测误差。同时，该器件拥有出色的长期使用稳定性与重复性，经过30天存放使用后，仍可保留保持90.5%的初始检测性能，能够适配长期常态化监测场景。
王文表示，这项研究为开发低功耗、高灵敏的室温气体传感器提供了新思路，有望在空气质量监测、工业生产安全等领域发挥重要作用。
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