综述：石墨烯量子点、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯基材料在化学电阻式气体传感器中的研究进展

这篇综述系统梳理了石墨烯衍生物（GQDs、GO、rGO）在气体传感领域的突破性进展，重点阐述了其室温检测、低功耗特性及对NH3、H2S等有毒气体的高灵敏度机制，为环境监测和医疗诊断提供了创新解决方案。

　　

Abstract

环境中毒性气体和有害化学物质的监测对人类健康与生态安全至关重要。传统金属氧化物半导体（MOS）传感器虽广泛应用，却受限于高温工作（200-500^oC）和低选择性。石墨烯衍生物——石墨烯量子点（GQDs）、氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO）凭借超大比表面积、室温响应和可调电子特性，成为新一代化学电阻式传感器的核心材料。

Introduction

气体传感技术在工业安全、医疗诊断等领域需求激增。GQDs作为零维纳米材料，具有量子限域效应和边缘活性位点，对气体吸附表现出超快响应；GO富含含氧官能团，可特异性捕获极性分子；rGO则通过部分还原平衡导电性与吸附能力。三者协同解决了传统材料功耗高、稳定性差的痛点。

Progress in GQDs based gas sensors

GQDs传感器通过表面修饰可精准检测NO、丙酮等分子。例如，氮掺杂GQDs对NH₃的检测限达1 ppm，归因于氮原子提供的额外吸附位点。其sp²碳骨架还赋予优异电子迁移率（2500 cm²/V·s），显著提升信号转导效率。

GO and rGO based materials for gas sensing

GO对乙醇蒸汽的响应值比rGO高3倍，源于羟基与气体分子的氢键作用；而rGO通过π-π堆积可高效捕获非极性分子如H₂。杂化材料（如rGO-ZnO）更将响应时间缩短至8秒，突破单一材料性能瓶颈。

Discussion

GO适用于极性气体，rGO长于非极性分子检测，GQDs则在痕量分析中表现突出。值得注意的是，GO的湿度敏感性可通过rGO复合调控，这一发现为复杂环境应用指明方向。

Emerging trends and challenges

柔性穿戴传感器是未来趋势，但石墨烯材料的规模化生产和长期稳定性仍是瓶颈。3D打印技术或可解决器件集成难题，而人工智能辅助的多参数分析将提升交叉敏感性。

Conclusions and future perspectives

石墨烯衍生物传感器已展现革命性潜力，但需产学研协同攻克成本与标准化难题。开发自供电系统和生物兼容性涂层，或将成为医疗即时检测（POCT）的下一突破口。