近日，吉林大学李国栋团队在期刊《Journal of Hazardous Materials》发表了最新研究成果,“Mesoporous CdO/CdGa₂O₄ microsphere for rapidly detecting triethylamine at ppb level”。该成果的共同第一作者为吉林大学硕士陈慧萱和吉林大学博士李佳玉，吉林大学李国栋教授和宁波理工学院高瑞芹博士为通讯作者。该研究发现了一种用于检测低浓度三乙胺的新型异质结材料CdO/CdGa₂O₄，基于该材料制作的气体传感器具有优异的气敏性能，并结合能级关系图解释了异质结存在提高响应的气敏机理。这一发现为高效三乙胺气体传感器的设计提供了新的见解和方法。

图1：基于CdO：3CdGa2O4异质结材料制作的三乙胺传感器能够对100 ppm三乙胺快速响应，且检测限低于20 ppb,通过能级关系图分析n-n异质结之间存在的电子转移引起材料表面化学吸附氧含量增多，从而提高材料气敏性能。

李国栋团队通过创新的科研方法，合成了CdO与CdGa₂O₄的异质结材料。基于这一异质结材料制作的气体传感器响应高（211），响应速度快（<2s）、检测限低（20ppb）、选择性好，具有优异的气敏性能，在同类型的三乙胺传感器中十分具有竞争力。在此基础之上研究了材料的气敏性能，绘制了材料的能级关系图，结合XPS与O2-TPD等表征证明了n-n异质结的存在的电子转移提高了材料表面的电子浓度，形成了更多的化学吸附氧，从而增加了其对三乙胺的响应灵敏度。

图2：结构表征：展示了CdO: 3CdGa₂O4材料的XRD图谱、EDS能谱、拉曼光谱和XPS谱图，证明了材料中异质结的存在导致的晶格收缩、结构改变。

图3：气敏性能：展示了CdO: 3CdGa₂O₄基传感器对100 ppm三乙胺的响应值、响应恢复时间、对不同浓度三乙胺的响应恢复曲线、线性相关性、以及对三乙胺的选择性，证明了CdO: 3CdGa₂O₄基传感器具有优异的三乙胺检测性能。

图4：气敏机理:通过开尔文探针、固体紫外等表征绘制出材料的能级关系图。阐释了化学吸附氧含量的变化是引起传感器响应值变高的主要原因，揭示了n-n异质结结构能引起材料表面化学吸附氧含量增多，从而提高材料气敏性能。

亮点

•成功地合成了一种基于中孔CdO/CdGa2O4微球的新型三乙胺气体传感器。通过优化CdO与CdGa2O4的比例，该传感器实现了快速(在2s内)和极低的20 ppb检测限。

•研究发现，CdO和CdGa2O4异质结之间的电子转移增加了材料表面的化学吸附氧，从而提高了传感器对三乙胺的响应灵敏度。

•该传感器对三乙胺表现出优异的选择性，使其成为复杂环境中特定和可靠的气体检测的有望候选者。