综述：二维III-VI族材料在气体传感器中的应用

这篇综述系统探讨了二维III-VI族材料（2D IIIMVIX）在气体传感领域的独特优势，包括高导电性、各向异性载流子迁移率和可调表面功能化特性，重点分析了其对NOx、VOCs等有害气体的高灵敏度检测机制，并展望了其在环境监测、医疗诊断（如呼气标志物分析）和工业安全中的应用潜力。

　　

二维III-VI族材料的崛起

近年来，二维III-VI族半导体（如GaS、InSe等）凭借其层状范德华结构、可调带隙（2.9-3.7 eV）和高比表面积，成为气体传感领域的新宠。这类材料通过表面吸附诱导的电荷转移机制，实现了对ppb级NO₂、NH₃等气体的超灵敏响应。例如，In₂O₃纳米片在室温下对NO₂的检测限低至50 ppb，归因于其氧空位对气体分子的特异性捕获。

性能优化策略

异质结工程显著提升选择性：MoS₂/GaSe异质结通过界面能带弯曲，将NO₂响应速度缩短至23秒。掺杂调控则打破材料本征限制，如Sn掺杂In₂O₃使CO响应值提升400%。纳米结构设计如多孔GaTe纳米花，因分级孔隙结构使丙酮传感灵敏度达到传统材料的17倍。

医学诊断新突破

在医疗领域，柔性InSe传感器可实时监测呼气中的H₂S（肝硬化标志物），其0.1 ppm的检测限媲美质谱仪。更引人注目的是，负载Pt的Ga₂O₃纳米带实现了对肺癌标志物苯系VOCs的交叉响应消除，特异性达93%。

挑战与未来方向

当前面临湿度干扰（响应漂移>15%）和规模化制备不均匀等问题。解决方案包括原子层沉积（ALD）包覆Al₂O₃防护层，以及微流控辅助的液相剥离技术。未来，与AI算法结合的阵列式传感器，或将成为攻克复杂气体矩阵识别的关键。