近日，本课题组与电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室中山分室在室温甲醛传感材料的研究方面取得重要进展，相关研究成果发表于国际期刊 《Journal of Hazardous Materials》 （影响因子：12.2）上，题为“Ultrahigh humidity-resistance ppb-level formaldehyde sensing at room temperature induced by fluorinated dipole based "umbrella" and "bridge"” 478 (2024) 135467（DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.135467）。本课题组与电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室中山分室联合培养的硕士研究生吕司韬为论文第一作者，电子科技大学中山学院刘黎明教授、易子川教授、华南师范大学王耀教授为论文通讯作者，我校为第一完成单位，电子科技大学中山学院为第二单位。

   我们利用具有D-Π-A结构的氟化偶极子（8-(三氟甲基)喹啉-4-胺，ATQ）功能化还原氧化石墨烯并与富含氧空位In₂O₃纳米颗粒共同构筑了纳米复合材料In₂O₃@ATQ-rGO，基于该复合材料的传感器在405 nm可见光（1 mW cm^-2）的照射下对甲醛具有良好的传感性能：超低的实际检测限（3 ppb），良好的重复性、长达一个月的长期稳定性、高选择性。特别是在较高的湿度环境（75% RH及以上），基于该材料的传感器依旧表现出良好的传感能力。我们通过密度泛函理论计算（DFT）和对比实验验证了氟化偶极子在促进电荷转移和增强复合材料抗湿性方面的作用。氟化偶极子一方面作为“桥梁”，促进甲醛分子、In₂O₃纳米粒子和功能化还原氧化石墨烯纳米片之间的电荷转移，另一方面在分子水平上起到抗湿“雨伞”的作用。

   此外，为了验证该传感器在高湿环境下对甲醛检测的可靠性，作者利用3立方米密闭舱进行了面向实际应用的高湿度原位模拟实验，在开启加湿器后的一段时间，传感器的基线阻值并未发生明显的变化，可见传感器对湿度并不是十分的敏感。当注入500 ppb HCHO后，传感器对甲醛产生了响应，响应趋近平稳时响应值达到了1.71，此时舱内的湿度为90%。该结果表明基于该传感材料的传感器在高湿度环境下对甲醛的测试有良好的可靠性。同时，使用该传感器对健康志愿者和模拟肺部疾病患者的呼气分别进行了测试，并对结果进行了初步研究。该工作开创了一种增强室温气体传感器抗湿性新路径。

         AIM课题组近三年在光、电、气体和温度等响应型功能信息和智能传感材料研究方面取得了一系列重要突破，先后在《ACS Nano》、《Advanced Science》、《J. Mater. Chem. A》、《Advanced Functional Materials》、《ACS Applied Materials & Interfaces》、《ACS Sensors》、《J. Mater. Chem. C》等国际主要学术期刊上已发表30余篇原创性研究论文。

本研究工作得到了国家自然科学基金、“111计划”、广东省光信息材料与技术重点实验室、广东省教育厅创新团队和广州市科技计划等项目的支持。

   论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135467

   撰稿人：吕司韬