基于双金属PtPd纳米催化剂功能化金属氧化物的无线气体传感平台：增强型戊二醛检测技术

本文推荐一种基于双金属PtPd纳米催化剂（NCs）修饰SnO2纳米纤维（NFs）的高效化学电阻传感器，实现了对低浓度戊二醛（10.7 ppb理论检测限）的快速（2 s响应）和灵敏检测（响应值8.48@100 ppm）。通过密度泛函理论（DFT）揭示了PtPd协同效应引起的d带中心偏移和电荷转移增强机制，并集成无线传感平台实现医疗环境实时监测。

　　

Highlight

本研究开发了一种基于一维SnO₂纳米纤维（NFs）的功能化化学电阻传感器，通过负载尺寸约8.2 nm的双金属铂钯纳米催化剂（PtPd NCs），显著提升了戊二醛检测性能。

Material synthesis and structural characterization

如图1a所示，PtPd NCs采用水热法合成，溴化物和碘化物离子作为（100）晶面选择性调控剂，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）同时发挥保护剂和封端配体作用。透射电镜（TEM）显示方形PtPd NCs均匀分散在SnO₂ NFs表面，X射线衍射（XRD）证实了合金化结构。

Application exploitation of the sensor

为评估实际应用潜力，设计了集成STM32单片机的无线传感电路（图7a），通过蓝牙实现实时电阻监测和阈值报警，构建了医疗场景下的便携式戊二醛监测方案。

Conclusion

PtPd-SnO₂-1传感器在240°C下对戊二醛表现出8.48的高响应值，较原始SnO₂提升近3倍，兼具2秒快速响应和28秒恢复特性。DFT计算表明，PtPd修饰显著提高了吸附能和电荷转移效率，其10.7 ppb的理论检测限满足美国医疗仪器促进协会（AAMI）的50 ppb暴露限值要求。