东南大学ACS Sensors：协同自组装制备有序介孔WSe2/WO3半导体异质结构用于室温NO2快速传感

稀、饭 2天前 97浏览

第一作者：李振良、任元

通讯作者：任元、陶立

通讯单位：东南大学材料科学与工程学院

成果介绍

在人工嗅觉（电子鼻）中，快速、高灵敏度地检测有害气体分子至关重要，这在环境监测和医疗保健等领域发挥着重要作用。然而，由于传感材料的结构和性能（如孔隙率、结晶度和载流子迁移率）的限制，在室温下构建具有快速响应的高灵敏度分子传感器仍然是一个重大挑战。

基于此，东南大学任元副研究员和陶立教授（共同通讯作者）提出了一种简单的方法，通过多金属氧酸盐（POM）团簇和两亲性嵌段共聚物的可控界面自组装，结合热辅助转化过程，实现高度结晶的介孔WSe₂/WO₃（mWSe₂/WO₃）半导体异质结构的可控制备。它具有均匀的孔径、开放的通道、大的比表面积、高度的晶体骨架和丰富的过渡金属硫族化物/金属氧化物异质结界面。基于mWSe₂/WO₃的化学电阻半导体传感器在室温下实现了NO₂的有效检测，包括超快响应（5秒）、高选择性（S_NO2/S_gas>5）、高灵敏度（62.5%@50 ppm）、低检测限（50 ppb）和长期稳定性（>30天）。由于介观结构和异质结之间传感动力学的协同促进，相比现有报道的大多数基于二维材料的传感器，如此快的秒级响应时间相比文献至少缩短了一半。我们的工作为在室温下应用于人工嗅觉、电子皮肤和可穿戴集成电路的高性能、低成本的分子传感器铺平了道路。