基于Pd+O/PdO纳米颗粒修饰SWCNT的室温氢传感器：可燃浓度检测新突破

【编辑推荐】本研究创新性地利用脉冲激光真空烧蚀技术制备了氧固溶体钯/氧化钯(Pd+O/PdO)纳米颗粒修饰的单壁碳纳米管(SWCNT)传感器，首次实现了室温下对可燃氢浓度(4%-10% H2)的可逆检测，响应值高达203%，稳定性超1.5年。该工作通过HRTEM、拉曼光谱等技术揭示了新型面心立方(FCC)晶格结构，为氢能安全监测提供了突破性解决方案。

　　

亮点

一种基于氧固溶体钯/氧化钯(Pd+O/PdO)修饰单壁碳纳米管(SWCNT)的新型氢(H₂)传感器问世！这项研究突破了传统钯基传感器在可燃浓度(≥4% H₂)检测中的瓶颈，首次实现室温下高达203%的响应值，且稳定性突破18个月。

材料分析与传感器构建

通过高能脉冲激光真空烧蚀技术，我们在SWCNT表面构建了2-10纳米的Pd+O/PdO纳米颗粒。高分辨透射电镜(HRTEM)显示，这些颗粒具有独特的膨胀面心立方(FCC)和原始立方晶格结构——这可是钯材料家族的全新成员！有趣的是，这些纳米颗粒像"糖葫芦"一样嵌入碳纳米管束，形成了超灵敏的导电网络。

检测机制揭秘

当氢气遇到这些特殊纳米颗粒时，会发生两重魔术：1) PdO层产生氧空位，像"分子陷阱"一样捕获氢；2) 晶格膨胀效应促使电子转移，使整个材料的电阻发生戏剧性变化。最妙的是，这种变化在氢浓度高达10%时仍完全可逆，彻底解决了传统PdH_x相变导致的传感器"罢工"问题。

结论

这项研究不仅创造了一种能"嗅探"爆炸极限氢浓度的室温传感器，更重要的是发现了一种钯氧固溶体的新物相。这种"纳米合金"为未来氢能安全监测设备提供了全新设计思路，也让碳纳米管/Pd复合材料的应用前景更加耀眼。