近日,我院农业工程专业博士研究生郑子晨同学在传感器领域著名期刊《ACS Sensors》发表了题为“Room-Temperature Sensing Mechanism of GQDs/BiSbO4 Nanorod Clusters Experimental and Density Functional Theory Study”的研究论文,揭示了利用石墨烯量子点(GQDs)修饰的BiSbO4纳米棒簇在挥发性有机化合物(VOC)检测中的重要进展,结合实验研究与密度泛函理论(DFT)分析,展现了该新型传感材料在气体传感领域的良好表现。
研究中开发的传感器可在室温下检测庚醛。庚醛不仅是肺癌的重要生物标志物,还在新冠肺炎患者的呼吸中显著升高。传统的气体检测方法,如气相色谱-质谱联用(GC-MS),虽然准确但设备庞大、检测过程繁琐,而GQDs/BiSbO4纳米结构则提供了一种高效、灵敏且低成本的替代方案。研究团队采用简单的水热法与超声处理相结合,成功合成了GQDs/BiSbO4复合材料,并发现GQDs的加入显著提高了传感器的灵敏度、选择性和响应速度。测试显示,该传感器在检测30 ppm庚醛时的响应达到59.6,响应时间仅为40秒,最低检测限为356 ppb,远超传统BiSbO4传感器。该传感器不仅在疾病早期预警中具有应用前景,还可用于农产品质量检测。研究团队通过检测不同存储时间的大米发现,GQDs/BiSbO4传感器对大米储存时间越长,释放的庚醛浓度越高,响应也越强,显示出其在农产品质量控制中的潜力。这一突破性的研究为开发低温、高性能的气体传感器提供了新的思路,尤其是用于便携式或可穿戴设备的设计。研究结果表明,通过纳米材料结构和功能修饰,传感器的性能可大幅提升,为疾病诊断和食品质量检测提供了新的工具。
博士研究生郑子晨为第一作者,张超教授为通讯作者,我院为第一完成单位。论文得到了江苏省杰出青年基金的资助。