碳点与钯纳米颗粒双修饰TiO2空心纳米球用于增强室温氨气传感性能

本文推荐一种基于双修饰表面工程的TiO2空心纳米球（HNSs）复合材料，通过碳点（CDs）和钯纳米颗粒（Pd NPs）的协同修饰，显著提升室温下NH3传感性能。该材料在28°C时对50 ppm NH3响应达61%，检测限低至300 ppb，且具备优异的选择性和稳定性。密度泛函理论（DFT）揭示了CDs与Pd NPs通过调控电子结构和表面活性，促进O2与NH3的吸附解离机制。

　　

亮点

本研究开发了一种新型三元纳米复合材料——Pd/CDs@TiO₂空心纳米球（HNSs），通过碳点（CDs）和钯纳米颗粒（Pd NPs）的双重修饰，实现了室温下对氨气（NH₃）的高灵敏度检测。

合成与表征

Pd/CDs@TiO₂ HNSs的合成过程如图1a所示：首先通过逐层沉积技术将钛酸四丁酯（TBOT）均匀包覆在SiO₂纳米球表面，再经煅烧和蚀刻获得TiO₂空心结构，最后通过水热法和氧化还原法依次修饰CDs与Pd NPs。透射电镜（TEM）显示材料具有清晰的空心球形貌，X射线光电子能谱（XPS）证实了Pd⁰和CDs中含氧官能团的存在。

结论

Pd/CDs@TiO₂ HNSs展现出61%的NH₃响应值（50 ppm，28°C），是原始TiO₂的6.1倍，检测限低至300 ppb。密度泛函理论（DFT）模拟表明，CDs与Pd NPs的协同作用通过调控电子结构和表面活性，显著促进了O₂和NH₃分子的吸附与解离。该研究为开发高性能室温气体传感器提供了新思路。