CsPbBr3 修饰聚丙烯腈气体传感器：室温高效检测乙醇胺的电子结构调控新策略

为解决挥发性有机化合物（VOCs）检测中聚合物传感器灵敏度不足的问题，研究人员通过热处理将非导电性聚丙烯腈（PAN）转化为多共轭结构，并引入CsPbBr3 优化电子结构和表面特性，显著提升对乙醇胺（EA）的响应（100 ppm时响应值达5.09）。该传感器无需温控或紫外辅助，响应时间仅72秒，且稳定性长达两个月，为高性能气体传感器设计提供了新思路。

　　

挥发性有机化合物（VOCs）是工业和城市环境中常见的空气污染物，长期暴露可能引发头痛、免疫失调甚至癌症风险。其中，乙醇胺（EA）作为重要化工原料，其泄漏监测亟需高灵敏度传感器。然而，传统聚合物传感器因导电性差、响应慢等问题难以满足需求。针对这一挑战，国内某高校的研究团队通过创新性材料设计，开发了一种基于CsPbBr₃
修饰聚丙烯腈（PAN）的室温气体传感器，相关成果发表于《Journal of Alloys and Compounds》。

研究团队采用静电纺丝技术制备PAN纳米纤维，通过热处理将其线性结构转化为多共轭导电网络，并引入钙钛矿材料CsPbBr₃
进一步优化电子传输性能。XRD分析证实热处理后PAN形成环化交联结构（2θ=24°宽峰），而CsPbBr₃
在复合材料中保持稳定晶型（PDF 18-0364）。SEM显示PAN纤维直径约800 nm，CsPbBr₃
均匀分布形成异质结。

结构表征与性能优化
XPS分析表明CsPbBr₃
引入使PAN中sp²
杂化碳原子含量提升17.3%，增强π-π共轭效应。电化学测试显示复合材料电荷转移电阻降低至纯PAN的1/5，证实电子结构优化。

气体传感性能
在100 ppm EA测试中，传感器响应值达5.09（较纯PAN提升8倍），响应/恢复时间分别为72秒和94秒。选择性测试显示对EA的响应强度是甲醇、丙酮等干扰物的3-7倍，归因于CsPbBr₃
与EA的特异性氢键作用。

稳定性机制
两个月后传感器响应衰减<7%，XRD证实CsPbBr₃
晶型稳定，FTIR显示PAN骨架未发生化学降解。

该研究通过电子结构调控和异质结设计，突破了聚合物传感器在室温检测中的性能瓶颈。Mingxin Liu等提出的"导电网络-钙钛矿协同"机制，为开发免辅助、高稳定气体传感器提供了新范式。中央高校基本科研业务费（1062942415）资助的这项工作，不仅解决了EA实时监测难题，其材料设计策略可扩展至其他VOCs检测领域，具有重要的工业应用价值。