在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)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(yīng)用。因此，設(shè)計(jì)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(guān)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(gòu)被認(rèn)為是高性能氣體傳感器的潛在候選者。但在氣敏領(lǐng)域的單原子催化劑研究過程中，單原子催化劑的構(gòu)效關(guān)系、金屬活性中心與載體之間的相互作用及具體的增敏機(jī)理仍鮮有報(bào)道。基于此，本研究工作設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)傳感性能更的單原子催化劑奠定了基礎(chǔ)。

亮點(diǎn)

1. 構(gòu)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(jìn)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(yīng)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(diǎn)擴(kuò)展到整個(gè)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(shí)時(shí)監(jiān)測。

上海大學(xué)徐甲強(qiáng)、薛正剛課題組設(shè)計(jì)提出了一個(gè)巧妙的反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過改變單個(gè)Pt位點(diǎn)和MoS?載體之間的相互作用模式來實(shí)現(xiàn)高效的室溫二氧化硫傳感。Pt?-MoS?-def材料中引入的單個(gè)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(diǎn)(Pt-Vs)(圖1-①)。相應(yīng)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(qiáng)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(yīng)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(jī)理。同時(shí)，Pt?-MoS?-def傳感器陣列構(gòu)建的藍(lán)牙智能監(jiān)測模塊，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了對植物生長環(huán)境中二氧化硫水平的實(shí)時(shí)監(jiān)測和云數(shù)據(jù)傳輸與存儲。

來源：傳感器專家網(wǎng)