Leiyu Diao^#, Ou Wang^#, Dong Cheng, Qing Yue, Youyou Feng, Yaqiong Su, and Jing Wei*, High-Performance H₂ Sensors Based on a Hydrogen Spillover Triggered Reversible W⁶⁺/W⁵⁺Transformation Strategy for Distributed Hydrogen Leak Detection, ACS Sensors, 2026, https://doi.org/10.1021/acssensors.6c01307.

西安交大魏晶课题组ACS Sensors：打破表面反应“天花板”！双金属PtPd协同WO₃实现晶格深度储氢与超灵敏探测

氢气作为理想的清洁能源载体，由于其极低的点火能量和宽泛的爆炸极限（4-75%），亟需开发能够进行大规模、实时且高灵敏检测的传感技术。在主流技术中，基于半导体金属氧化物的化学电阻式传感器因成本低、响应快而备受青睐。通常，研究人员会引入贵金属（如Pd）来利用其“溢流效应”促进氢气分子的催化解离。然而，传统气敏模型存在一个难以逾越的瓶颈：传感器的信号放大仅仅依赖于金属氧化物表面的化学吸附氧（O_ads）。当表面的吸附氧被溢流的活化氢（H*）消耗完后，性能提升便会达到平台期。如何打破单纯的气固界面反应限制，唤醒材料内部的晶格氧参与电子交换？这是一个亟待解决的科学问题。

本文亮点：

基于上述痛点，西安交通大学魏晶团队巧妙选用具备形成“氢钨青铜(H_xWO₃)”能力的氧化钨（WO₃）作为基底，并精准锚定PtPd双金属纳米颗粒作为高效的活化氢“泵”。

重塑反应路径：在双金属协同作用下，活化氢（H*）不仅饱和了材料表面，更突破了能垒直接深入WO₃的晶格内部，触发了从表面到体相的可逆W⁶⁺/W⁵⁺晶格还原反应。

极致的性能表现：这一深层晶格激活过程释放了远超单纯表面反应的电子通量。因此，所制备的PtPd-WO₃传感器在150 °C的工作温度下，实现了极低的检出限（24 ppb）与亚秒级的反馈速率（响应时间仅4 s，恢复时间16 s），其对10 ppm氢气的响应度为298%。

微型化与实战化：团队并未止步于材料合成，更进一步将该敏化材料制备成微米级的MEMS芯片，成功搭载于无人机平台与管网分布式节点中，实现了百米级距离的无线实时泄漏报警网络。