微纳传感与人工智能感知山西省重点实验室发表题为“基于Ti3C2Tx/Ti3AlC2平面复合材料的室温超灵敏氨气传感器”的研究论文

微纳传感与人工智能感知山西省重点实验室在《Sensors and Actuators: B. Chemical》（SCI一区 IF 9.221）发表题为“基于Ti₃C₂T_x/Ti₃AlC₂平面复合材料的室温超灵敏氨气传感器”（ Ultrasensitive ammonia gas sensor based on Ti₃C₂T_x/Ti₃AlC₂ planar composite at room temperature）的研究论文。近年来，气体传感器在空气污染检测、早期医疗诊断、食品健康检测等领域发挥着越来越重要的作用。人类接触NH₃的最低浓度一般为25 ppm。如果人类长期暴露在低浓度的NH₃中，会造成巨大的健康风险，会灼伤皮肤和眼睛，损伤呼吸道，甚至死亡。二维(2D)过渡金属碳化物(MXene)由于其独特的结构和优异的性能，如高导电性和表面丰富的官能团，引起了器件应用的广泛关注。然而，基于Ti₃C₂T_x MXene的气体传感器存在检测限高、长期稳定性差的问题。因此，研制灵敏度高、选择性好、稳定性好、工作温度低的NH₃气体传感器在环境监测和食品安全领域具有重要意义。

在该工作中，研究人员提出了一种以Ti₃AlC₂为骨架，采用HCl与LiF高摩尔比制备了Ti₃C₂T_x/Ti₃AlC₂平面复合气敏材料。Ti₃C₂T_x/Ti₃AlC₂平面复合气体传感器对NH₃的灵敏度高、选择性好、检出限低，在室温(25±2)℃下可检测50 ppb的NH₃ (响应为1.2%)。此外，该气体传感器具有良好的重复性和长期稳定性。120天后，由于以Ti₃AlC₂为框架，气体传感器对500 ppb NH₃的响应波动不大。Ti₃C₂T_x/Ti₃AlC₂复合材料表面具有特殊的异质结，且-O和-OH官能团的比例较高，提高了传感器对NH₃的检测能力。该研究为Ti₃C₂T_x实现高性能NH₃传感提供了重要参考。

课题组硕士研究生刘志华、韩丹副教授为本工作共同第一作者，桑胜波教授为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、山西省重点研发计划项目、山西浙大先进材料与化学工程研究所研发项目的大力支持。