近日，我院劉歡教授課題組聯合海康威視研究院等單位在國際知名期刊Chemical Engineering Journal（中科院一區，2022年影響因子16.744）發表氣體傳感器研究成果，題為“W₁₈O₄₉sensitized with Pd nanoparticles for ultrasensitive ppb-level formaldehyde detection”（詳見https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140988）。

傳感器是支撐新一代物聯網與人工智能發展的基礎元器件，基于氣體傳感器的機器嗅覺技術在工農業生産、環境物聯網、醫療衛生等領域應用前景廣闊。室内空氣污染是影響生命安全與健康的重要環境因素，2004年，世界衛生組織（WHO）的國際癌症研究機構（IARC）将甲醛确定為“明确可以緻癌”的1類緻癌物質。《室内空氣質量标準》（GB/T 18883-2002）規定，室内甲醛濃度應低于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甲醛在線監測，保障室内空氣質量具有重要意義。

針對目前半導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體氣敏材料表界面調控策略，利用钯納米顆粒（PdNPs）對氧化鎢半導體氣敏材料的表面化學和電子結構的影響，協同調控W₁₈O₄₉半導體氧空位和界面電荷轉移，提升對甲醛的敏感效應，設計并制備出靈敏度高、穩定性好的甲醛傳感器，對50ppb甲醛的響應為2.96、響應時間2s。研究工作有望為室内甲醛濃度實時在線監測提供傳感器解決方案，在智能家居等領域應用前景廣闊。

圖1.Pd敏化W₁₈O₄₉的合成工藝與材料形貌

圖2.傳感器典型性能

表1.甲醛傳感器性能對比

6774澳门永利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，相關技術已申請國家發明專利。劉歡教授課題組在國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目支持下開展氣體傳感器創新研究和人才培養工作，研究成果“矽基MEMS量子點電子鼻”獲2022年第六屆中國（國際）傳感器創新創業大賽總決賽一等獎。在機器嗅覺研究方面與海康威視研究院合作，共同緻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産教融合和技術創新，推動行業發展。