中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
近日，湖北師范大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院胡校兵博士團隊在氣體傳感器領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，其研究成果以題為“Synergistic CdS/Ti?C?T? MXene Heterojunction for Ultrasensitive and Selective n-Butanol Detection” 的研究論文發(fā)表在國際權威期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一區 TOP 期刊，2025年影響因子13.2）。該研究通過(guò)水熱法構建新型異質(zhì)結傳感器，并結合機器學(xué)習技術(shù)，為工業(yè)安全與環(huán)境監測中的正丁醇實(shí)時(shí)檢測提供了高效解決方案。
正丁醇作為重要工業(yè)原料，其泄漏或超標排放會(huì )對人體健康造成嚴重危害（如肝臟損傷、神經(jīng)系統障礙等）?，F有檢測方法（如氣相色譜、質(zhì)譜）存在設備昂貴、操作復雜等問(wèn)題，而傳統金屬氧化物半導體傳感器則面臨靈敏度低、選擇性差的瓶頸。因此，開(kāi)發(fā)高靈敏、易操作的新型氣體傳感器具有重要現實(shí)意義。
湖北師范大學(xué)胡校兵團隊通過(guò)簡(jiǎn)便的水熱策略合成了CdS/Ti?C?T? MXene 異質(zhì)結納米復合材料。該結構通過(guò)Ti?C?T?納米片與CdS 納米球的協(xié)同作用，將材料比表面積提升至42.3 m2/g（較純CdS提高4倍），顯著(zhù)增加了氣體吸附位點(diǎn)。實(shí)驗表明，優(yōu)化后的傳感器在210°C下對50 ppm正丁醇的響應值達23.1，響應/恢復時(shí)間僅需10秒/9秒，檢測限低至1 ppm，性能遠超同類(lèi)CdS基或MXene基傳感器。此項研究不僅通過(guò)異質(zhì)結設計突破了傳統傳感器的性能限制，還將機器學(xué)習與傳感技術(shù)結合，為氣體檢測領(lǐng)域提供了跨學(xué)科的創(chuàng )新思路。
該論文第一作者為湖北師范大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院胡校兵博士，湖北師范大學(xué)光電材料與器件湖北省重點(diǎn)實(shí)驗室為第一完成單位。該工作得到了碩士研究生張凱斌、李榮龍，材料學(xué)院田冬霞博士、曹藝博士以及上海理工大學(xué)朱志剛教授的幫助。該研究得到國家自然科學(xué)基金（No. 52303314, No. 12304041）及湖北省自然科學(xué)基金（No. 2023AFD028）的支持。
