界面Pt-Co-CoO位点二维催化材料用于氨硼烷水解制氢的性能研究

本文通过贵金属掺杂策略设计制备Ag修饰ZnO纳米复合材料，成功克服传统ZnO传感器稳定性差、选择性低、灵敏度不足等缺陷。研究采用两步种子生长多元醇法合成单分散ZnO纳米球，经浸渍法制备不同Ag浓度的Ag-ZnO传感器。1 at% Ag-ZnO传感器在300°C对100 ppm氢气响应值达2200（较纯ZnO提升5.5倍），响应时间仅6.6秒，兼具优异抗干扰性、稳定性（14天保持80%性能）和ppb级超宽检测范围。该工作为高可靠性氢传感器开发提供新思路，推动氢安全监测技术进步。

　　

Highlight

本研究通过贵金属掺杂策略显著提升氧化锌基传感器的氢敏性能。采用两步种子生长多元醇法合成单分散ZnO纳米球，并通过浸渍技术进行银修饰。1 at% Ag纳米颗粒的引入在保持氧化锌六方纤锌矿框架的同时，引发晶格畸变和氧空位富集，实现100 ppm氢气2200的响应值（较纯ZnO提升5.5倍），响应时间从26秒缩短至6.6秒。

Structural and morphological properties

X射线衍射(XRD)表征显示，所有样品衍射峰均与标准ZnO卡片（JCPDS No. 36-1451）精确对应，证实材料具有典型六方纤锌矿晶体结构。随着Ag掺杂量增加，可观察到(101)晶面衍射峰轻微宽化，表明Ag⁺离子成功掺入ZnO晶格引起晶格应变。透射电镜(TEM)显示直径约80 nm的ZnO纳米球表面均匀分布5-10 nm的Ag纳米颗粒，高分辨TEM证实Ag/ZnO界面处存在明显晶格畸变区。

Conclusion

我们证实Ag纳米颗粒掺杂能显著改善氧化锌基氢传感器的性能。1 at% Ag-ZnO传感器展现出卓越的氢气响应特性（2200@100 ppm）、快速响应动力学（6.6秒）以及长期稳定性（14天保持80%性能），这归因于Ag的溢出效应(spillover effect)、肖特基势垒(Schottky barrier)和表面反应动力学的协同增强。该研究为开发高可靠性氢传感器提供了新材料设计思路。

CRediT authorship contribution statement

Yue Jing: 论文撰写、验证、方法论、数据整理

Xiangyang Luan: 论文修订、方法论、实验

Ling Cui: 论文修订、实验、数据整理

Xiaowei Lu: 论文修订、实验、数据整理

Yong Pan: 论文修订、资源获取、资金支持

Yu Jiang: 论文修订、方法论、资金支持

Declaration of competing interest

作者声明不存在可能影响本研究的财务或个人利益冲突。

Acknowledgment

感谢国家自然科学基金（52274211、22204076）、中国博士后科学基金（2023M741659）和江苏省青蓝工程资助。