RuCu纳米合金修饰In2O3纳米颗粒用于海鲜腐败检测的气体传感器研究：实验与DFT计算

针对传统三乙胺（TEA）气体传感器灵敏度低、响应慢的问题，研究人员通过水热-浸渍两步法合成RuCu纳米合金修饰的In2O3复合材料，开发出高灵敏度（S=72）、快速响应（100 s）的TEA传感器，并利用密度泛函理论（DFT）阐明其传感机制。该传感器在食品安全监测领域展现出重要应用潜力。

　　

海鲜腐败释放的三乙胺（TEA）既是食品安全隐患，也对人体健康构成威胁。传统检测方法依赖复杂的光谱设备，而金属氧化物半导体（MOS）传感器虽成本低廉，却面临灵敏度与选择性难以兼顾的瓶颈。河南工业大学的研究团队创新性地将钌铜（RuCu）纳米合金与氧化铟（In₂O₃）结合，通过实验与理论计算双管齐下，开发出性能卓越的TEA传感器，相关成果发表于《Applied Surface Science》。

研究采用水热法制备In₂O₃纳米颗粒，结合浸渍法负载RuCu合金，通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）等技术确认材料结构，并利用DFT计算揭示电子转移机制。实验选用新鲜鱼类样本模拟腐败过程，验证传感器实际应用效果。

材料表征
XRD与TEM显示RuCu合金以30-40 nm球形颗粒均匀分散于In₂O₃表面，HRTEM观察到0.23 nm晶格条纹对应Ru(100)晶面。XPS证实Ru⁴⁺/Cu⁺协同作用增强表面氧吸附能力。

传感性能
0.75 wt% RuCu-In₂O₃对100 ppm TEA响应值达72，是纯In₂O₃的6倍，响应/恢复时间仅100 s/20 s。DFT计算表明RuCu合金降低TEA吸附能（-2.31 eV），促进电子向In₂O₃转移。

实际应用
传感器在30天测试中保持稳定性，对腐败鱼类的检测限低至1 ppm，且对乙醇、丙酮等干扰气体表现出优异选择性。

该研究通过纳米合金修饰与理论计算相结合的策略，突破了MOS传感器性能瓶颈。RuCu-In₂O₃传感器不仅为食品安全监测提供新工具，其可控浸渍合成方法更为功能化纳米材料设计提供普适性方案。作者Zhihua Zhao等强调，该技术可扩展至其他挥发性有机化合物检测领域，具有重要的产业化前景。