银纳米颗粒负载与紫外辐照协同提升WO3/Ti3C2TX复合材料室温检测2-庚酮性能研究

本研究针对室温下高灵敏度检测典型挥发性有机物（VOC）2-庚酮的难题，由研究人员通过溶剂热法制备了WO3/Ti3C2TX MXene复合材料（WT-50），并进一步负载银纳米颗粒构建了三元复合材料Ag/WO3/Ti3C2TX-50（AgWT-50）。研究结果表明，AgWT-50对55.04 ppm的2-庚酮表现出4.62的高响应值，而紫外光激发下的WT-50（WT-50Z）响应值进一步提升至6.54，性能显著增强。该传感器成功应用于三文鱼新鲜度评估，为开发室温高性能气体传感器提供了新策略，在食品质量控制等领域具有广阔应用前景。

　　

作为一种典型的挥发性有机化合物（Volatile Organic Compound, VOC），2-庚酮的检测对于食品腐败监测、化工生产安全控制以及环境污染物追踪至关重要。然而，开发一种能够在室温下对2-庚酮具有高灵敏度的气体传感器仍然是一个挑战。

为了应对这一挑战，本研究通过溶剂热法成功制备了WO₃/Ti₃C₂T_X MXene复合材料（标记为WT-50）。研究人员进一步通过负载银纳米颗粒，构建了一种三元复合材料，即Ag/WO₃/Ti₃C₂T_X-50（标记为AgWT-50）。研究团队系统地考察了WT-50、AgWT-50以及经过紫外光激发的WT-50（标记为WT-50Z）对2-庚酮的气敏特性。

研究结果显示，AgWT-50复合材料在室温下对55.04 ppm浓度的2-庚酮表现出高达4.62的响应值，并且具备优异的选择性和稳定性。更令人惊喜的是，经过紫外光辐照的WT-50Z样品展现了更为显著的性能提升，其对2-庚酮的响应值达到了6.54，这几乎是原始WT-50样品响应值（3.25）的两倍，同时其选择性也得到了显著改善。

背后的机理研究表明，AgWT-50的性能提升源于银纳米颗粒负载所诱导的氧空位增加；而WT-50Z的性能增强则归因于紫外光激发产生的高能热电子以及光生载流子浓度的升高。这些效应共同促进了气体分子与材料表面的反应，从而放大了传感器的信号。

最后，研究人员将所制备的传感器成功应用于评估三文鱼的新鲜度，并建立了一个基于气敏响应的食品质量监测模型。这项研究为开发室温高性能气体传感器提供了一条崭新的策略，在食品质量控制、公共卫生保护以及环境安全等领域展现出巨大的应用潜力。