研究人员利用10毫秒光脉冲，提升了室温下对二氧化氮的检测能力。

韩国安山市，2026年10月30日 /美通社/——许多气体传感器通过材料电学性质的变化来检测气体。二硫化钼（MoS₂）是一种很有前景的材料，但其表面很大一部分并不活跃。其反应性更强的边缘位点在传统加热过程中往往难以保留，而额外加入的催化金属也可能聚集成团，而不是以单原子形式分散存在。

这项研究由韩国科学技术院（KAIST）Il-Doo Kim教授与汉阳大学ERICA校区Dong-Ha Kim助理教授共同担任通讯作者，KAIST的Shin Euichul博士为第一作者。研究团队利用由强脉冲光驱动的闪速热合成，将含钼前驱体转化为薄层二硫化钼片。一次10毫秒脉冲即可将材料加热至最高1,811摄氏度，随后在空气环境中快速冷却。铂、铱或金原子也可在同一步骤中引入。该论文于2026年7月7日在线发布，并于2026年9月21日刊登在《Advanced Materials》上。

这种短时而强烈的加热有助于限制大片层的生长，并使加入的金属原子分散在材料表面，而不是形成团聚的金属纳米颗粒。测试显示，与采用传统溶剂热法制备的材料相比，闪速法制备的二硫化钼对500万分之一浓度二氧化氮（NO₂）的响应强度提高了23.6倍。加入1.2重量%的铂后，响应进一步提高22.8倍：传感器在室温下暴露于4亿分之一浓度的NO₂时，响应达到100.8%。Kim博士表示：“这项重要进展在于，我们可以在一个快速步骤中同时形成传感材料并引入孤立的催化原子，而无需长时间炉内处理。”

这种经铂增强的传感器可检测低至172亿分之一浓度的NO₂。与另外几种测试气体相比，它对NO₂也表现出选择性，并在25次暴露—恢复循环中保持稳定响应。在空气环境中放置三周后，其响应仅下降2.6%。计算结果表明，铂原子增强了材料与NO₂之间的相互作用，从而支持了实验中观测到的传感性能提升。Kim博士表示：“通过调节材料上的活性位点，这种方法有望让高灵敏度、高选择性的气体检测更具实用性，同时也为制备其他功能纳米材料提供了一种灵活途径。”

该工艺每克材料耗电8.6千焦。由于光照可覆盖相对较大的面积，这种方法相较于需要数小时加热的工艺，可能提供一条更具规模化潜力的生产路径。不过，这些传感器是在实验室装置中完成测试的；其在多变室外条件和商业设备中的实际表现仍有待评估。研究人员表示，这一合成策略还可探索用于清洁能源技术中的催化剂以及其他先进材料和能量转换领域。

总体而言，这项研究提出了闪速热合成这一快速方法，可用于制备富边缘二硫化钼并锚定单个催化原子。研究结果显示，其有望推动室温气体传感器在空气质量监测和工业气体检测方面的发展，但仍需进一步测试和开发。该策略也可能帮助研究人员开发用于更清洁能源和环境技术的下一代材料。

参考信息

原论文标题：In Situ Single-Atom Decoration of Transition Metal Dichalcogenides by Millisecond Flash Thermal Synthesis Toward High Performance Room Temperature Chemiresistors

期刊：Advanced Materials

DOI：10.1002/adma.75106

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