一种基于SrO2纳米粉/氧化石墨烯/环氧树脂复合材料表面质子化的自供电且具有化学响应性的摩擦电纳米发电机，用于pH值传感

《ACS Applied Nano Materials》：A Self-Powered and Chemically Responsive Triboelectric Nanogenerator Based on Surface Protonation in SrO2 Nanopowder/Graphene Oxide/epoxy Composite for pH Sensing

通过将锶二氧化物纳米粉末作为高介电常数填料与石墨烯氧化物复合，制备了具有优异输出性能（136 V，2.3 μA/cm2）和化学耐久性的摩擦纳米发电机（TENG），并利用表面质子化动态实现pH传感功能，验证了其多用途潜力。

　　

摩擦电纳米发电机（TENGs）在自主系统中的实际应用常常受到其在化学恶劣环境中耐久性不足的阻碍。为了解决这一限制，我们提出了一种耐用的TENG，该发电机采用了二氧化锶纳米粉/氧化石墨烯/环氧树脂（SrO₂ NPOs/GO/ER）复合材料，其中二氧化锶纳米粉被作为一种创新的高介电常数填料用于摩擦电应用。通过将二氧化锶纳米粉的高介电常数与氧化石墨烯纳米粉的界面极化效应协同结合，我们优化的复合材料在100牛顿的力作用下实现了约136伏特和2.3微安/平方厘米的输出，性能超过了众多先进的TENGs。值得注意的是，我们将一种常见的退化机制——表面质子化——转化为了一种功能性传感方法。该设备利用可逆的质子化-去质子化过程将环境pH值转换为不同的电信号，从而实现自供电的实时pH值检测。该传感器在三个不同的工作范围内（pH 1–12）表现出优异的线性（R² > 0.97），对酸度变化具有高度敏感性。该设备具有出色的耐久性，完成了大约11,000次机械循环。此外，该设备还具有很高的化学耐久性，在中性溶液和碱性溶液中浸泡24小时后仍能保持稳定的性能（高达6000次循环）。我们的工作建立了一个灵活的多功能平台，该平台通过将质子化作为一种设计原理，同时实现能量收集和对周围化学环境的监测。这一突破为下一代TENGs在环境监测、弹性物联网网络以及能够在化学环境变化条件下工作的自供电电子设备中的应用奠定了基础。