科学研究
近日，材料与化学工程学院张永辉教授团队和复旦大学邓勇辉教授合作在国际顶级学术期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》（中科院一区TOP期刊，影响因子17）发表题名为“Understanding and Quantifying the Contribution of Oxygen Species in Hydrogen Sensing by Pd/In2O3Nanosheet”（《基于Pd/In2O3纳米片的氢传感中氧物种作用的理解与定量分析》）的研究论文。材料与化学工程学院杨玄宇研究员为第一作者，研究生琚少康为学生第一作者，张永辉教授、杜淼教授和邓勇辉教授为论文通讯作者。
氢气作为零碳能源体系的核心载体，其安全监测是氢能产业化的关键环节。目前金属氧化物半导体（MOS）传感器对表面弱吸附氧（OW）、强吸附氧（OS）、晶格氧（OL）的具体贡献机制缺乏量化认知，制约了材料精准设计。团队创新采用氩气预处理和温度调控，结合电子转移量化计算，首次明确OW、OS、OL对氢传感贡献占比分别为12.7-15.1%、71.1-73%、12.7-15.5%，Pd-In-O传感器在110℃下对50 ppm H2响应值达45.3，响应/恢复时间10 s/41 s。通过系列原位表征证实了传感过程表面吸附氧和晶格氧共同参与，揭示了材料表面氧空位有利于氧气的活化，有利于提高氧物种在材料表面的流动性。理论模拟结果表明氧空位的存在降低了Pd的d带中心，优化了H在Pd上的解离以及溢流效应。在室温下对H2也表现出优异的响应性能，在实验室模拟氢气泄漏时能立即激活蜂鸣器，展现出接近室温下氢气泄漏检测的潜力。
此项研究成果得到了河南省自然科学基金交叉学科创新研究群体项目（232300421005）、国家自然科学基金（22375186、21771166）、河南省自然科学基金（252300421192）、河南省高校重点科研项目计划（24ZX012）、以及河南省科技研究联合基金项目（235200810084）等项目资助和支持。
文章链接：http://doi.org/10.1002/anie.202518988