近日，东北大学理学院张学民副教授课题组在ppb级NO₂室温检测及实际应用领域取得重要进展，相关成果“Sodium titanate: Aproton conduction material for ppb-level NO₂ detection withnear-zero power consumption”发表于环境工程类TOP期刊Journal ofHazardous Materials。东北大学理学院应用化学专业2002班蔡璐冰为第一作者，东北大学为唯一完成单位，通讯作者为张学民副教授。蔡璐冰入选东北大学本—博贯通班，已被录取为张学民副教授课题组2024年研究生。

Journalof Hazardous Materials《危险材料杂志》是Elsevier（爱思唯尔）出版社旗下的刊物，于1975年创刊，是环境科学与工程领域的国际顶级期刊，中国科学院SCI一区top期刊，在环境工程类（ENGINEERING,ENVIRONMENTAL）55种期刊中排名第4。
受限于传统电荷转移传感机理，制备同时具有高灵敏度、快速响应/恢复和低功耗的NO₂传感器颇具挑战性。在研究中，发现钛酸钠（NTO）是一种很有前景的二氧化氮传感材料。为了了解NTO的传感特性，本工作研究了工作温度、外加电压和相对湿度对NTO传感特性的影响，并提出了一种新型的基于NTO表面键合羟基（OH_R）的质子传导传感机制。传感过程主要涉及NO₂在OH_R上的选择性吸附，从而降低了质子沿NTO表面迁移的活化能。同时，适度的分子间相互作用使得NO₂在室温下既易吸附又易脱附。因此，NTO具有高灵敏度、快速和完全可恢复的响应（1ppm NO₂响应值5.7，响应时间< 3 s）、宽检测范围（1ppb — 20 ppm）、良好的稳定性（>2个月）和近似零功耗（0.5 nW）。基于此，NTO在室内/外真实环境中展示出了良好的NO₂传感能力。本研究不仅提出了一种基于NTO表面键合羟基实现高性能NO₂检测的质子传导机理，也为其他有毒有害气体传感器的设计和制备提供新的思路。

该工作得到了国家自然科学基金、超分子材料与结构国家重点实验室开放课题和东北大学测试中心的大力支持。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.132781