铒掺杂氧化铟微球：实现室温超灵敏ppb级二氧化氮传感的新策略

　　本文报道了一种通过水热法合成铒(Er)掺杂氧化铟(In2O3)微球的新型气体传感器，实现了室温下对二氧化氮(NO2)的超高灵敏度检测。该传感器在5 ppm NO2条件下响应值达70.13，理论检测限低至0.78 ppb，展现了在可穿戴设备环境监测领域的应用潜力。研究通过稀土掺杂策略有效调控了材料表面氧物种和氧空位浓度，为室温气体传感材料设计提供了新思路。

　　

Highlight

Er-doped In₂O₃ microspheres synthesized via hydrothermal method enable exceptional ppb-level NO₂ detection at RT. Er³⁺ substitution induces lattice expansion and grain refinement, increasing surface area while elevating oxygen vacancies and chemisorbed oxygen. The optimized 5Er-In₂O₃ sensor demonstrates:

• 70.13 response to 5 ppm NO₂ at RT (14.92 times of In₂O₃ sensor),

• Ultra-low LOD of 0.78 ppb,

• 3.90 response to 500 ppb NO₂,

validating sub-ppb detection capability. Superior humidity resilience

Conclusions

铒掺杂氧化铟微球通过水热法合成实现了卓越的ppb级室温二氧化氮检测。Er³⁺取代诱导晶格膨胀和晶粒细化，在增加表面积的同时提升了氧空位和化学吸附氧浓度。优化后的5Er-In₂O₃传感器展现出：

• 对5 ppm NO₂的室温响应值达70.13（是纯In₂O₃传感器的14.92倍），

• 0.78 ppb的超低检测限，

• 对500 ppb NO₂仍保持3.90的响应值，

验证了亚ppb级检测能力。优异的湿度耐受性、快速恢复特性和长期稳定性使其成为可穿戴环境监测设备的理想选择。