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芥子气威胁人类安全，为高效检测类似物 2-CEES，研究人员制备超薄多孔 NiO 纳米片组装膜。该材料对 10ppm 2-CEES 响应达 13.3，检测限低至 150ppb ，在检测芥子气方面极具价值，为相关研究开辟新方向。
在世界局势复杂多变的当下，化学武器的阴影悄然笼罩着人类安全。芥子气，这种在第一次世界大战中就被投入使用的致命性糜烂性毒剂，犹如一颗 “化学定时炸弹”，时刻威胁着人们的生命健康。它能够通过眼睛、皮肤和呼吸道等途径侵入人体，引发皮肤水肿、器官坏死，甚至致癌等严重后果。
然而，由于直接研究芥子气存在极大风险，科研人员常选择分子结构和理化性质与之相似，但毒性低得多的 2 - 氯乙基乙基硫醚（2-CEES）作为替代研究对象。在检测 2-CEES 的众多方法中，金属 - 氧化物 - 半导体气体传感器凭借响应速度快、灵敏度高、操作简便、便于携带且成本较低等优势，成为科研人员关注的焦点。不过，目前用于检测 2-CEES 的传感器仍存在不少问题，比如制备过程复杂，部分需要用贵金属进行修饰，工作温度较高，恢复时间较长等。
在这样的背景下，国内研究人员决心攻克难题，为检测 2-CEES 探寻更有效的途径。他们开展了一项极具创新性的研究 —— 制备超薄多孔 NiO 纳米片组装膜用于检测 2-CEES。
研究人员通过简单的一步水热法，在陶瓷管上原位生长出含有机化合物的 Ni (OH)2纳米片前驱体，随后经过 300°C 的低温烧结处理，成功得到了厚度在 5 - 6nm 且具有介孔结构的超薄 NiO 纳米片组装膜。经过一系列表征测试（如 TG、XRD、IR、SEM、TEM 等），研究发现，在 300°C 下煅烧得到的产物（NiO - 300）展现出诸多优势。其比表面积大，表面吸附氧含量高，载流子利用率也高，这使得它在检测 2-CEES 气体时具备出色的气敏性能。
具体来看，NiO - 300 传感器在 170°C 的较低工作温度下，对 10ppm 的 2-CEES 气体响应高达 13.3，恢复时间仅需 35 秒，检测限更是低至 150ppb 。不仅如此，该传感器还具备良好的选择性、重现性、抗湿性以及长期稳定性。通过 XPS 和 GC - MS 等技术，研究人员深入阐释了 NiO - 300 材料对 2-CEES 气体的传感机制。此外，这种 NiO 材料不仅能检测 2-CEES 气体，还拥有一定的催化降解能力，为拓展其应用领域提供了可行方向。
这项研究成果发表在《Applied Surface Science》上，为高效检测芥子气奠定了重要基础，也为相关领域的研究带来了新的思路。
研究人员开展研究时，主要运用了以下关键技术方法：首先是一步水热法，直接在陶瓷管上原位生长前驱体；接着是低温烧结处理，将前驱体转化为目标材料；然后利用多种材料表征技术，像热重分析（TG）、X 射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、X 射线光电子能谱（XPS）、比表面积分析（BET）、光致发光光谱（PL）等，对材料的结构、形貌和性能进行全面分析；最后借助 XPS 和气相色谱 - 质谱联用仪（GC - MS）探究材料的传感机制。
材料的制备与表征
通过分析前驱体的 TG、IR 和 XRD 测试结果可知，前驱体是含有 NCO?和 CO32?等有机基团的 Ni (OH)2·0.75H2O。为探究烧结温度对材料形貌和气敏性能的影响，研究人员将前驱体分别在 300°C、400°C、500°C 和 600°C 的马弗炉中烧结 2 小时，然后对烧结产物进行分析。
气敏性能测试
研究发现，NiO - 300 传感器在 170°C 下对 10ppm 的 2-CEES 气体响应高达 13.3，恢复时间为 35 秒，检测限低至 150ppb 。同时，该传感器在选择性、重现性、抗湿性以及长期稳定性等方面表现优异。
传感机制分析
利用 XPS 和 GC - MS 技术，研究人员深入解析了 NiO - 300 材料对 2-CEES 气体的传感机制，进一步揭示了材料与气体之间的相互作用原理。
研究结论
研究人员通过简单的一步水热法和 300°C 的热处理，原位构建了超薄多孔 NiO 纳米片组装膜，首次实现了 NiO 材料对 2-CEES 气体的检测。NiO - 300 在 170°C 的较低工作温度下，对 2-CEES 气体展现出高响应、快速恢复的特性，检测限低，且在多方面具备出色的气敏性能。
讨论
该研究成果具有重要意义。一方面，为高效检测芥子气提供了新的材料和方法，有望解决长期以来化学战剂检测面临的难题；另一方面，NiO 材料的催化降解能力为其应用领域的拓展提供了新方向，为 2-CEES 的催化降解研究带来了新思路。这一研究成果在保障人类健康和公共安全等方面具有广阔的应用前景，也为后续相关研究奠定了坚实基础。
