116 Ping Li, Leiyu Diao, Ou Wang, Longfei Li, Yuan Yao, Yaqiong Su, and Jing Wei*, Overcoming the Sensitivity-Selectivity Trade-off in Chemiresistive CO Sensors through a Single-Atom Pt-Activated Lattice Oxygen Strategy, Advanced Functional Materials, 2026, DOI: 10.1002/adfm.75368.

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.75368

背景介绍

一氧化碳（CO）是典型的无色无味有毒气体，来源广泛，可由不完全燃烧过程产生，在居民取暖、工业生产及交通运输等场景中均存在泄漏风险。同时，CO也是呼气中的潜在生物标志物之一，因此，开发适用于复杂环境下低浓度CO检测的高性能传感技术具有重要意义。基于半导体金属氧化物的化学电阻式气体传感器因成本较低、稳定性较好、便于小型化集成，广泛用于CO检测。然而，传统化学电阻式气体传感器通常依赖表面化学吸附氧介导的氧化还原过程，存在一个较为突出的矛盾，即当通过增强表面氧化还原活性来提高灵敏度时，往往也会同步放大对相似还原性气体的非特异性响应，从而削弱CO传感的选择性。原子级贵金属增敏剂虽然有助于改善目标气体吸附选择性，但其低负载特征又常常限制活性位点数量，不利于传感灵敏度的协同提升。因此，如何同时提升CO传感的灵敏度与选择性，仍是该领域的重要问题。

针对这一问题，西安交通大学魏晶课题组提出了原子级Pt激活晶格氧的气体传感策略。在该工作中，研究人员将原子级Pt锚定于介孔SnO₂晶格中，一方面利用原子级Pt构建对CO更有利的优先吸附位点增强CO传感的选择性，另一方面通过其与Sn-O骨架之间的强耦合作用，调控局域电子结构，促进邻近晶格氧参与CO氧化反应，增强CO传感的灵敏度，从而实现CO传感灵敏度与选择性的协同提升。

本文亮点

（1）提出了原子级Pt激活晶格氧的CO传感策略。不同于以往主要从化学吸附氧调控角度解释原子级Pt增敏作用的研究，该工作进一步关注了原子级Pt对晶格氧反应活性的调控及其在传感灵敏度提升中的作用，为改善CO传感中灵敏度与选择性难以兼顾的问题提供了新的界面设计思路。

（2）Pt-SnO₂-2%传感器对一氧化碳的检测限低至0.35 ppm，灵敏度较纯SnO₂提升约15倍，选择性提高约45倍。在低氧条件下，Pt-SnO₂-2%仍保留约60%的10 ppm CO响应，而纯SnO₂基本无明显信号，表明晶格氧可能参与CO传感过程。

（3）原位DRIFTS表明，原子级Pt可作为一氧化碳的吸附位点提升传感选择性。O₂-TPD、H₂-TPR、原位拉曼、原位DRIFTS结果表明原子级Pt的引入可诱导晶格氧活化促进邻近晶格氧参与一氧化碳氧化，从而提升传感灵敏度。

（4）进一步将传感器集成至便携式呼气一氧化碳检测仪后，其对含有一氧化碳的模拟呼气样本的传感响应时间约为1 s，恢复时间约为3 s，展现出在呼气一氧化碳实时监测中的应用潜力。