新型MoS2/CuO异质结复合材料在室温丙酮气体传感中的突破性研究

本研究针对传统金属氧化物半导体(MOS)丙酮传感器工作温度高、选择性差的问题，通过水热法构建MoS2/CuO异质结复合材料，实现了室温下对丙酮的高灵敏度(响应值7.01)、快速响应/恢复(85/177 s)和优异选择性，为糖尿病无创诊断提供了新型传感材料。

　　

在糖尿病等代谢性疾病的诊断监测领域，呼气丙酮检测因其无创性备受关注。健康人呼气丙酮浓度通常低于0.8 ppm，而糖尿病患者可超过1.8 ppm。然而现有金属氧化物半导体(MOS)传感器普遍存在工作温度高(通常>200°C)、选择性差等瓶颈。针对这一挑战，江苏科技大学（Jiangsu University of Science and Technology）的研究团队创新性地将二维材料二硫化钼(MoS₂)与p型半导体氧化铜(CuO)复合，开发出可在室温工作的新型丙酮传感器，相关成果发表于《Materials Science and Engineering: A》。

研究采用两步水热法合成MoS₂/CuO复合材料，通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等表征材料结构，并系统测试了其对丙酮的气敏性能。

【Morphological and structural characterization】部分显示：MoS₂呈现典型的层状结构(约3 μm)，其边缘存在有利于气体吸附的卷曲纳米片(约200 nm)。CuO纳米颗粒均匀分布在MoS₂表面形成异质结，这种特殊结构为气体吸附提供了丰富活性位点。

【Conclusion】部分指出：该传感器在室温下对丙酮表现出7.01的优异响应值，响应/恢复时间仅85/177秒，且对干扰气体具有良好选择性。其机理源于丙酮吸附时MoS₂/CuO界面耗尽层的调制效应，导致电阻显著变化。

这项研究的重要意义在于：首次证实MoS₂/CuO异质结在室温丙酮传感中的卓越性能，解决了传统MOS传感器必须加热工作的核心痛点。由Arslan Shahid等学者完成的工作不仅为糖尿病无创诊断提供了新工具，其揭示的异质结增强传感机制也为其他挥发性有机物(VOCs)检测材料设计提供了新思路。该成果获得江苏省大学生创业计划(JSSCTD202146)和国家自然科学基金(52172069)的联合支持，展现出良好的临床转化前景。