空位辅助钯单原子催化剂实现高效氢传感新突破

《Sensors and Actuators B: Chemical》：Vacancy-assisted Pd single-atom catalysts unlocking highly effective hydrogen sensing

本文报道了一种空位辅助Pd单原子协同策略，通过同时在MoS2表面构建钯单原子（Pd-SAs）和硫空位（Vs），形成原子级Pd-S-Mo键调控硫的电子态，显著提升氢传感性能。该Pd1-MoS2-Vs传感器在120°C低温下对H2表现出优异响应（2.32/400 ppm）、超低检测限（5 ppm）和良好选择性，为氢传感器设计提供新思路。

　　

材料亮点

钼酸钠（Na₂MoO₄，≥99.0%）、硫脲（CH₄N₂S，≥99.0%）、乙酰丙酮钯（Pd(acac)₂，≥99.0%）和无水乙醇（C₂H₅OH，≥99.5%）均购自上海化学试剂有限公司。所有试剂未经进一步纯化直接使用。氢气（H₂，200 ppm/4 wt% with N₂）、硫化氢（H₂S，200 ppm with N₂）、一氧化碳（CO，200 ppm with N₂）、苯（C₆H₆，200 ppm with N₂）和二氧化硫（SO₂，200 ppm with N₂）等气体均用于实验。

制备材料的表征

通过简单水热法首次合成片状MoS₂（图1(a)）。随后通过在H₂/Ar气氛中煅烧在纳米片上引入硫空位，最终产物命名为MoS₂-Vs。通过静电吸附将Pd物种固定到MoS₂载体上。如图S1和图S2所示，所有样品均呈现由片状MoS₂组成的纳米球形态。TEM图像（图1(b, c)）显示...

结论

总之，空位辅助Pd单原子催化剂的设计为开发高性能氢传感器提供了有效策略。通过同时在MoS₂中引入Pd单原子和硫空位，形成稳定的Pd-S-Mo键构型，显著调控表面硫原子的电子态。这种协同修饰导致硫的p带中心下移，从而降低H₂分子的吸附能。这些特性使得传感器在低温条件下实现快速响应和高灵敏度检测。