在智慧農(nóng)業(yè)領域，二氧化硫傳感器在監(jiān)測植物健康，感知植物生長環(huán)境等方面具有重要的應用。因此，設計高活性敏感材料以滿足室溫SO?檢測的高靈敏度和低檢測限的需求是至關重要的。近年來，單原子催化劑(SACs)由于其原子利用率高、活性中心均勻及的配位結(jié)構被認為是高性能氣體傳感器的潛在候選者。但在氣敏領域的單原子催化劑研究過程中，單原子催化劑的構效關系、金屬活性中心與載體之間的相互作用及具體的增敏機理仍鮮有報道。基于此，本研究工作設計開發(fā)了高性能的室溫SO?傳感器，揭示了單原子催化劑中的金屬與載體相互作用模式，為開發(fā)設計傳感性能更的單原子催化劑奠定了基礎。

亮點

1. 構建了基于反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)的Pt?-MoS?-def催化劑，Pt原子能促進次配位的S原子蒸發(fā)生成硫空位(Vs)，硫空位能反饋調(diào)節(jié)Pt原子的電子狀態(tài)。

2. Pt?-MoS?-def傳感器在室溫下展現(xiàn)了的SO?響應和低的檢測下限(3.14%至500 ppb SO?)。

3. 相比于傳統(tǒng)的Pt?-MoS?材料，Pt?-MoS?-def可以在SO?氛圍下將電子局域范圍從單Pt位點擴展到整個Pt-MoS?平面。

4. 所制備的Pt?-MoS?-def傳感器陣列能夠?qū)崿F(xiàn)植物生長過程中SO?的實時監(jiān)測。

上海大學徐甲強、薛正剛課題組設計提出了一個巧妙的反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過改變單個Pt位點和MoS?載體之間的相互作用模式來實現(xiàn)高效的室溫二氧化硫傳感。Pt?-MoS?-def材料中引入的單個Pt原子可以激活載體上次配位的S原子，形成S空位協(xié)同作用的單Pt位點(Pt-Vs)(圖1-①)。相應地，S空位可以調(diào)節(jié)Pt原子反鍵軌道的電子占據(jù)態(tài) (圖1-②)，提高Pt原子d帶中心的位置，降低Pt-S(SO?)反鍵軌道的占據(jù)，從而增加Pt-S鍵的強度，提高對SO?的吸附。制備的Pt?-MoS?-def傳感器在室溫下具有極低的檢測限(500 ppb)和高響應靈敏度(3.14%至500 ppb SO?)。通過各種原位表征手段揭示了傳感器的敏感機理。同時，Pt?-MoS?-def傳感器陣列構建的藍牙智能監(jiān)測模塊，進一步實現(xiàn)了對植物生長環(huán)境中二氧化硫水平的實時監(jiān)測和云數(shù)據(jù)傳輸與存儲。

來源：傳感器專家網(wǎng)