三乙胺（TEA）等挥发性有机化合物在有机化学合成工业中被广泛用作农药、纺织品、防腐原料、催化剂等。而接触三乙胺会对人体健康产生影响，如刺激眼睛、皮肤和呼吸道，长期接触可能增加肝癌、肺癌风险。此外，TEA也是鱼类、贝类在分解过程中释放的一种天然物质，是评价海鱼新鲜度的一个指标。因此，快速有效地检测TEA气体对保证各种工业安全和人体健康至关重要。

近日，济南大学宋鹏教授团队在期刊《Sensors and Actuators B: Chemical》上，发表了最新研究成果“Efficient detection of triethylamine by In2O3@Co3O4 core-shell nanofibers synthesized by coaxial electrospinning”。研究者通过同轴静电纺丝技术制备出具有核壳结构和异质界面的In2O3@Co3O4核壳纳米纤维（CSNFs）。与纯In2O3NFs相比，In2O3@Co3O4 CSNFs气敏传感器对TEA具有出色的气敏性能。为高性能传感器的设计与制备提供了有益的参考与启示，促进了传感器技术的发展与创新。

图1：In2O3NFs和In2O3@Co3O4 CSNFs的微观形貌分析。

图1（a）是使用单轴静电纺丝技术制备的纯In2O3 NFs的透射电镜图像，可以看到其呈现单纤维结构。整根纤维质地均匀，结构完整，直径约100 nm。图1（b）是In2O3@Co3O4 CSNFs的透射电镜图像，清晰地呈现出有许多晶粒组成的核壳结构，纤维材料表面粗糙且多孔。在HRTEM测试结果测量中，发现了一组0.292 nm和0.243 nm的晶面间距，这分别对应于In2O3的（222）晶面和Co3O4的（311）晶面。图1（d）是该核壳材料的能量色散图谱，可以看到In、Co和O均匀分布。证实成功合成了的In2O3@Co3O4 CSNFs复合材料。

图2：In2O3NFs和In2O3@Co3O4 CSNFs的晶体结构。

如图2（a），所有衍射峰尖锐无杂峰证明本文制备的样品结晶度良好和纯度高。对比纯In2O3 NFs和In2O3@Co3O4 CSNFs，发现复合材料图谱中除了包含In2O3的所有衍射峰外，在2θ=36.76°附近（图中红圈圈出的位置）出现了一个特殊的衍射峰。对应于Co3O4的（JCPDS: 73-1701）的标准卡片的（311）晶面。这与HRTEM测量结果一致，进一步证实了高纯度p-n异质复合材料成功制备。

图3：In2O3NFs和In2O3@Co3O4 CSNFs气体传感器的气敏性能。

气敏测试表明，In2O3@Co3O4 CSNFs气体传感器的最佳工作温度从160 ℃降低至120 ℃，在一定程度上改善了金属氧化物气体传感器工作温度高的不足。在120 ℃时，In2O3@Co3O4 CSNFs气体传感器对50 ppm TEA的响应值高达40.5，是纯In2O3纳米纤维的13.5倍。此外，该传感器具有稳定的重现性、快速响应恢复能力（7 s/4 s）和显著的选择性。这主要是由于多孔核壳结构的良好渗透性和p-n异质结之间的电子转移。

图4：DFT计算TEA与In2O3NFs和In2O3@Co3O4 CSNFs材料的吸附能

通过DFT计算分析了敏感材料对TEA的吸附能。分别构建并优化了纯In2O3 NFs与TEA的吸附模型和In2O3@Co3O4 CSNFs与TEA的吸附模型，结果表明吸附能分别为-0.361 eV和-1.653 eV。显然，In2O3@Co3O4 CSNFs复合材料对TEA的吸附能绝对值较大。这表明In2O3@Co3O4 CSNFs异质材料与TEA的相互作用更强，因此具有吸附稳定性。这有助于提高气体传感器的响应能力和使用寿命。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.snb.2025.137831

人物简介：

宋鹏，济南大学材料科学与工程学院教授，硕士生导师。主持完成国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省优秀中青年科研奖励基金及多项企业委托横向课题；授权气敏材料相关的发明专利14项，发表学术论文（第一作者或通讯作者）七十余篇，其中中科院大类一区论文二十余篇。