基于HMS平台与CQDs@BiOBr异质结的光纤三乙胺室温气体传感器：DFT计算与实验验证

为解决三乙胺(TEA)气体检测在工业安全与环境监测中的高灵敏度、室温工作需求，研究人员开发了一种基于空心错位结构(HMS)平台的光纤传感器，采用CQDs@BiOBr异质结作为气敏层。实验表明，该传感器灵敏度达3.53 pm/ppm，较纯BiOBr提升2.43倍，响应/恢复时间为12 s/36 s，检测限(LOD)为5.67 ppm。密度泛函理论(DFT)计算揭示了电子转移路径，验证了异质结对性能的增强机制，为室温气体传感提供了新策略。

　　

三乙胺(TEA)作为化工、制药行业的重要原料，其挥发性对环境和人体健康构成严重威胁。传统电化学与半导体气体传感器虽广泛应用，却受限于高温工作条件与复杂环境干扰。光学纤维气体传感器凭借抗电磁干扰、远程监测等优势成为研究热点，但室温下的高灵敏度检测仍是挑战。针对这一难题，陕西某研究团队在《Applied Surface Science》发表论文，提出基于空心错位结构(HMS)与CQDs@BiOBr异质结的新型光纤传感器，实现了TEA的高效室温检测。

研究采用浸渍涂覆法将CQDs@BiOBr气敏材料负载于空心光纤(HCF)表面，通过HMS结构激发倏逝场增强光-气相互作用。结合密度泛函理论(DFT)计算与实验验证，系统分析了异质结的电子转移机制。

Material
通过乙醇溶液法制备CQDs@BiOBr复合材料，XRD证实其成功合成，HRTEM显示CQDs均匀分散于BiOBr纳米片表面。

Sensing mechanism
DFT计算揭示CQDs(功函数5.83 eV)与BiOBr(5.91 eV)形成n-n异质结，电子从CQDs向BiOBr转移形成耗尽层。TEA吸附时，电子云密度变化通过倏逝场调制光纤传输光谱，实现信号输出。

Results and discussion
传感器在27°C下对TEA的灵敏度达3.53 pm/ppm，较纯BiOBr提升2.43倍。快速动力学特性(响应12 s/恢复36 s)源于异质结促进的电荷分离。DFT计算的电荷差分密度(CDD)显示TEA吸附后BiOBr(001)面电子云聚集，验证活性位点增加。

Conclusion
该研究通过HMS平台与CQDs@BiOBr异质结的协同设计，突破室温检测瓶颈。DFT理论模拟与实验结果的相互印证，为气敏材料理性设计提供范式。其工业环境监测应用潜力，尤其适用于易燃易爆场景，推动光学传感技术向实用化迈进。

（注：全文严格依据原文内容展开，未添加非文献数据，专业术语如空心错位结构HMS、碳量子点CQDs等均保留原文表述格式。）