功能半导体微/纳米材料因其独特的微观结构、电子状态和表界面活性，且易于可控合成和表面修饰，在食品检测、工业安全、环境污染治理、生物传感等方面具有独特的应用前景。我实验室王丽伟副教授等基于多学科交叉的理论基础和传感器技术，近期在海洋环境检测治理与生物传感器研究方面取得一系列进展。
一: 光催化降解海水抗生素
继2021年01月在国际著名环境领域刊物Chemosphere发表“富含氧空位金属氧化物半导体”研究综述，并提出引入氧缺陷可以有效地提高催化剂的光催化性能后，王丽伟副教授研究团队近期又利用“溶剂配位组装”方法构建了富含氧空位的高效BiOBr微米球结构光催化剂。通过可控调节氧空位浓度，该BiOBr催化剂在太阳光照射20 min即对海水中盐酸四环素(TCH)的降解率提高到86.8%，为高效绿色污染治理提供了技术指导。该工作发表于国际膜材料一区期刊Applied Surface Science。
论文详情： Wang Liwei, Hu Anjie, Liu Hongjie, Yu Kefu*, Wang Shaopeng, Deng Xianwang, Huang Dahua. Degradation of Tetracycline Hydrochloride (TCH) by Active Photocatalyst Rich in Oxygen Vacancies: Performance, Transformation Product and Mechanism. Applied Surface Science, 2022, 589, 152902.
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.152902
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二: 气体传感器
1. 制备了新型空腔结构异质结气体传感器，发表在国际著名期刊Journal of alloys and compounds。
该成果率先开发了一种蒸气包覆法，设计一种新型的N-C@SnO2-Co3O4异质结构复合气敏材料，其中各个成分的比例精确可调。通过一系列气敏性能测试表明，不同异质结组分对VOC气敏性影响巨大。其中N-C@SnO2-Co3O4 (2.0%)的气敏性最佳。具体表现为，该器件具有较好的选择性(对工业级丙酮选择性最佳)、较低的工作温度(160oC)、较好的抗湿性(RH. 达到90%时仍然对丙酮蒸气保持20左右的灵敏度和稳定性)等改善的性能，为工业安全评估提供理论指导。
论文详情： Huang Minxuan, Wang Shaopeng, Fu Hao, Shao Hongyun, Wang Yinghui, Yu Kefu, Huang Yilin, Ju Zhiping, Wang Liwei*. An Efficient Vapor-Phase Processing Method Derived Mesoporous N-C@SnO2-Co3O4 Hollow Nanoboxes with Abundant Surface Oxygen Vacancy for Highly Improved Gas Sensing Application. Journal of Alloys and Compounds, 2021, 863, 158341.
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.158341
2. 开发出ZnIn2S4@In2O3纳米球(NS)核壳异质结构，用于高效的气敏传感器件，该工作发表在国际著名期刊Journal of alloys and compounds。
构建核壳异质结构可以有效改善复杂大气中化学电阻型气体传感器的灵敏度低、选择性差等阻碍其应用的问题。基于此，研究团队设计了一种有效的水热-水浴处理组合策略，获得了独特的对乙醇有最佳选择性吸附的ZnIn2S4 超薄纳米片壳层/In2O3球核(ZnIn2S4@In2O3)的纳米球(NS)异质结构。该化学电阻型传感器对100 ppm乙醇的灵敏度可达54，几乎是纯In2O3球核的4倍。此外，还获得了相对较低的工作温度(220oC)、较低的检测限(LOD = 30 ppb)和较好的长期稳定性。由于ZnIn2S4片壳层与In2O3球核两部分之间的协同效应，以及ZnIn2S4薄片外壳具有较大的比表面积为促进界面气体扩散、催化氧化和产物解吸提供了更多的化学吸附位点和运输通道。
论文详情：Liu Hongjie, Xu Jiarong, Wang Liwei*, Qian Yixin, Fu Hao, Huang Minxuan, Chen Xiyong*. Sensitivity Enhanced and Selectivity Improved Ethanol Sensor based on ZnIn2S4 Nanosheet-coated In2O3 Nanosphere Core-shell Heterostructure. Journal of Alloys and Compounds, 2021, 898, 163000.
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.163000
3. 开发出高抗湿性的复合型气体传感器，发表在国际著名一区期刊ACS Sensors。
针对气体传感器实际使用过程中选择性差和湿度干扰的问题，采用N掺杂C (N-C) 包覆α-Fe2O3的方法，即利用两个坩埚倒置—蒸气法将N-C膜均匀包覆在α-Fe2O3纳米橄榄球外层，构成有机@无机相的N-C@α-Fe2O3复合物气敏材料，该复合物对有机胺类气体表现出较高的灵敏度和选择性，且该材料比纯相α-Fe2O3表现出更优异的性能。值得关注的是，该器件的抗湿性也得到极大改善，随着相对湿度从30%增加到90%，灵敏度依然保持在8.4，为其他抗湿性器件的研发提供了思路。
论文详情： Fu Hao, Shao Hongyun, Wang Liwei*, Jin Han, Xia Dehua, Deng Shengwei, Wang Yinghui, Liu Li, Zang Ling. From Relative Hydrophobic and Triethylamine (TEA) Adsorption Preferred Core-shell Heterostructure to Humidity Resistance and TEA Highly Selective Sensing Prototype: A New Approach to Improve the Sensing Characteristics of Future TEA Sensors. ACS Sensors, 2020, 5, 2, 571-579.
论文链接：https://dx.doi.org/10.1021/acssensors.9b02519
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三: 电化学生物传感器
纳米生物传感技术是21世纪领先技术，具有特异性高、分析速度快、操作简便、价格低廉的优点。目前研究团队已经成功开发出纳米针阵列碳布高效柔性电极用于葡萄糖检测，发表在国际新兴著名SCI期刊ACS Applied Nano Material。
随着糖尿病动态监测、食品质量控制和生物过程实时检测需求的不断增长，电化学非酶葡萄糖传感器在检测各种基质中的葡萄糖方面引起了广泛关注。然而，葡萄糖传感器仍然存在灵敏度低、导电性差和稳定性差等方面的挑战。近年来，将二元过渡金属氧化物纳米材料设计为核壳异质结构的理念被视作一种提高电催化活性的有效方法，因其具有较高的电化学活性、丰富的催化位点和氧化还原电对；而碳布(Carbon Cloth, CC)与过渡金属具有最佳的协同效应，如最佳的吸附容量和易于电子传输，从而进一步促进电化学反应。因此，本工作采用无粘结剂的方法成功在导电碳布基底构筑了NiCo2O4@NiMoO4 NAs/CC传感器并应用于非酶葡萄糖检测，获得超高的灵敏度(9557 μA mM-1 cm-2 )、较低的检测限(0.24 μM)和超快的响应时间(2.1 s)以及长期稳定性和良好的抗干扰性等优异的电化学性能。
论文详情： Wang Liwei *, Wei Yingmei, Xu Jiarong, Xie Yanmei, Ou Wenchao, Deng Xianwang, Xiao Qice, Yu Kefu*. NiMoO4-Coated NiCo2O4 Nanotip Arrays on Carbon Cloth as Flexible and Effective Electrodes for Glu Detection. ACS Applied Nano Materials, 2021, 4, 11, 11582–11589.
论文链接：https://doi.org/10.1021/acsanm.1c02068
（文/王丽伟 图/论文首页 编辑/周剑 审核/余克服）
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