祝贺廖欣宇等人的研究结果被Analytical Chemistry接收并在线发表
- 发布时间：
- 2025-03-26
- 文章标题：
- 祝贺廖欣宇等人的研究结果被Analytical Chemistry接收并在线发表
- 内容：
Xinyu Liao, Ping Li, Zizheng Wang, Youyou Feng, Jing Wei*, Rapid and Sensitive Detection of 2-Ethylhexanol Vapor Utilizing Mesoporous Neodymium-Doped Indium Oxide for Real-Time Monitoring of Overheated Electrical Cables, Anal. Chem. 2025, https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5c00307
Anal. Chem.：用于2-乙基己醇快速检测的介孔钕掺杂三氧化二铟气体传感器
Anal. Chem.：用于2-乙基己醇快速检测的介孔钕掺杂三氧化二铟气体传感器
背景介绍：
电缆是电力传输和设备连接的核心组件，广泛应用于新能源汽车、高压输电系统等各类电气设备。然而，长期过载运行、设备故障和材料老化都可能导致电缆过热，进而引发火灾。传统火灾报警系统依赖烟雾或温度传感器，往往只能在火灾发生后触发警报，难以实现火灾的早期预警。2-乙基己醇（2-ethylhexanol）常用于合成邻苯二甲酸二乙己酯（DOP）和邻苯二甲酸二乙己酯（DOTP）。DOP和DOTP作为聚氯乙烯（PVC）材料的主要增塑剂，通常用于电缆护套，以提高灵活性和耐久性。在120 ~ 200 ℃的高温下，增塑剂的热分解会释放出2-乙基己醇。这种化合物可作为电缆过热早期检测的关键指标。但其化学稳定性较高，传统化学电阻式气体传感器难以对其实现快速、灵敏检测。因此，开发快速、高灵敏检测2-乙基己醇的化学电阻式气体传感器以实现电缆过热早期监测仍面临挑战。
近年来，西安交通大学魏晶教授课题组从调控介孔半导体气敏材料的孔道微环境出发，改变了气体分子在气敏材料孔道内的吸附、扩散及催化性质，显著提升了气体传感性能，开发了系列用于食品安全、疾病诊断等领域的化学电阻式气体传感器（ACS Nano, 2024, 18, 22888；Materials Horizons, 2024, 11, 3038；ACS Sensors, 2024, 9, 2585；ACS Sensors, 2023, 8, 3723）。在本工作中，通过稀土元素钕掺杂介孔三氧化二铟半导体气敏材料，结合微机电系统（MEMS）与无线通信技术，研发了用于监测2-乙基己醇无线传感器，成功用于电缆过热的早期预警（图1）。该气体传感器以介孔钕掺杂三氧化二铟（Nd-In2O3）为核心气敏材料，实现了较低工作温度下（125 ℃）对2-乙基己醇的快速（29 秒）检测，检测限低至760 ppb。相较于未掺杂钕的介孔三氧化二铟，钕掺杂介孔三氧化二铟气体传感器的响应提升近20倍。钕掺杂增加了气敏材料界面上活性位点，提升了气-固界面吸附氧的浓度，增强了对2-乙基己醇的吸附能力，从而显著提升对2-乙基己醇的传感性能。该传感器为电气火灾早期预警提供了一种新的解决方案。相关工作以“Rapid and Sensitive Detection of 2-Ethylhexanol Vapor Utilizing Mesoporous Neodymium-Doped Indium Oxide for Real-Time Monitoring of Overheated Electrical Cables”为题发表于分析化学领域权威期刊《Analytical Chemistry》（DOI: 10.1021/acs.analchem.5c00307）。