基于CuO-In(OH)3 异质结的低温高灵敏度乙二醇气体传感器研究

　　针对乙二醇(EG)挥发导致的健康风险问题，研究人员通过溶剂热法结合200°C退火工艺，成功构建了CuO-In(OH)3 Type II p-n异质结气体传感器。该传感器在95°C下对50 ppm EG的响应值达21.3，较纯CuO提升7.9倍，且工作温度降低25°C，兼具优异重复性和26天长期稳定性，为新能源汽车热管理系统VOC监测提供了新策略。

　　

随着汽车智能化和电动化转型，乙二醇（Ethylene Glycol, EG）作为防冻液和冷却系统的核心组分，在新能源汽车电池热管理中扮演关键角色。然而，这种挥发性有机化合物（VOC）的蒸气暴露会导致头晕、呼吸衰竭等健康风险，其代谢产物草酸盐更可能引发肾脏损伤。当前EG气体传感器普遍存在工作温度高（120°C以上）、灵敏度低等问题，严重制约实际应用。

针对这一技术瓶颈，中国国家自然科学基金资助的研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表创新成果。研究人员采用溶剂热法结合200°C退火工艺，首次构建了具有纳米花-立方体分级结构的CuO-In(OH)₃
Type II p-n异质结传感器。该设计通过能带工程显著提升EG气敏性能，在保持26天稳定性的同时，将工作温度降至95°C，为低温环境下VOC监测提供了突破性解决方案。

关键技术方法包括：1）溶剂热法制备CuO-In(OH)₃
异质结构；2）X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）表征材料形貌；3）标准配气系统进行气敏性能测试；4）能带结构分析揭示增强机制。

【Synthesis of CuO and CuO-In(OH)₃
Heterostructures】
通过精确调控CuCl₂
·2H₂
O与In(NO₃
)₃
的摩尔比，采用分步沉淀法制备出具有特定形貌的异质结前驱体，经200°C退火后获得结晶良好的复合结构。

【Characterization】
XRD分析证实产物中同时存在CuO（JCPDS No.48-1548）和In(OH)₃
（JCPDS No.16-0161）晶相。SEM显示CuO呈现纳米花状结构，In(OH)₃
则为立方体形貌，二者形成紧密接触的异质界面。

【Conclusion】
该研究实现了三大突破：1）响应值较纯CuO提升7.9倍；2）工作温度降低至95°C；3）首次阐明异质结界面电荷转移增强机制。这种纳米花-立方体分级结构为设计高效VOC传感器提供了新范式，对保障新能源汽车密闭环境安全具有重要应用价值。

讨论部分强调，Type II能带排列形成的内部电场有效促进了载流子分离，而In(OH)₃
立方体提供的活性位点大幅增加EG分子吸附。该成果不仅推动气敏材料发展，更为环境安全监测装备的微型化、低功耗化奠定基础。作者团队指出，后续研究将聚焦异质结组分比例优化及车载集成测试。