近日，郑州轻工业大学魏世忠教授团队联合内蒙古大学刘健教授在材料领域国际顶级学术期刊《Advanced Energy Materials》（影响因子24.4）上发表题为“Rare Earth Single Atoms Steering Hydrogen Spillover over Pd/WO3 toward High-Efficiency Near Room Temperature H2 Sensor（稀土单原子调控Pd/WO3氢溢流用于近室温氢气传感器）”的高水平研究论文。魏世忠教授、巩飞龙副教授和宋敏博士为共同通讯作者，材料与化学工程学院博士研究生魏泽新为第一作者，郑州轻工业大学为该论文第一署名单位。
氢气作为一种清洁、高效的能源载体，在助力实现“双碳”目标中具有重要意义。氢气的高爆炸性对其安全监测提出了严峻挑战，针对半导体气体传感器面临的室温条件下灵敏度低和响应慢难题，团队利用稀土单原子精准调控了Pd纳米颗粒与WO3载体之间的功函差以及载体中的氧空位浓度，高效优化了氢从Pd到WO3的迁移和脱附过程，实现了近室温痕量氢气的高效检测。理论计算表明功函差和氧空位形成能随4f轨道电子数的增加而增加，具有最低功函差和氧空位形成能的Ce-Pd/WO3传感器表现出最低的氢迁移和脱附能垒。由Ce-Pd/WO3制作的气体传感器在40 ℃下对50 ppm氢气的响应值高达31.3，检测限低至113 ppb，响应和恢复时间仅为3秒和15秒，远超现有报道的氢气传感性能。此外，该气体传感器成功应用于铝空气电池微量氢气泄漏（0.1 v/v%）的实时安全监测。
《Advanced Energy Materials》期刊属于能源材料类高水平知名期刊，该研究得到了国家自然科学基金联合基金重点项目等项目资助和支持。
文章链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202501365
豫公网安备 41010502004744号