郑州轻工业大学张永辉教授团队&复旦大学邓勇辉教授Angew：基于Pd/In2O3纳米片阐释与定量分析氧物种在氢传感中的贡献

背景：氢能因其高能量密度和零碳排放成为低碳能源转型的关键，但氢气易泄漏且存在爆炸风险，其精准检测是紧迫挑战。金属氧化物半导体氢传感器因其高灵敏度和稳定性而受重视，但其传感机制中不同氧物种的具体贡献尚未明确。研究目的：本研究旨在通过量化弱吸附氧、强吸附氧和晶格氧在氢传感中的贡献，揭示氧物种作用机制，以指导高性能传感材料的设计。结论：研究首次通过氩气预处理和温度调控，结合电子转移量化计算，明确三种氧物种的贡献占比分别为12.7-15.1%、71.1-73%和12.7-15.5%，其中强吸附氧起核心作用。Pd/In2O3纳米片传感器在110°C下对50 ppm H2响应值达45.3，响应快速且稳定性好；理论模拟表明氧空位优化了氢的解离和溢流效应。该传感器在室温下也表现出优异性能，并成功应用于氢气泄漏实时检测，为气敏材料设计提供了理论支撑。