近日，我校开云官方网页版官网轩福贞教授团队在气体传感领域取得重要突破，成功研制出一种甲基磷酸修饰的三氧化钨纳米线氨气敏感材料，实现了高灵敏度和长期工作稳定性的统一。相关研究成果以 “Phosphonic Acid-Anchored Tungsten Oxide Nanowire with Boosted Activity and Stability for Ammonia Sensing” 为题，发表于传感器领域国际知名期刊《ACS Sensors》上，并入选当期期刊主封面。

氨气作为农业、工业等领域广泛存在的关键气体，其实时精准监测对保障生产安全、生态环境及人体健康至关重要。尤其在畜禽养殖场景中，氨气浓度超标会严重影响动物生长发育与工作人员身体健康，而传统氨气传感器常面临表面失活、性能衰减等问题，难以实现稳定、可靠的连续监测。针对这一核心技术瓶颈，团队提出了一种分子级表面调控策略，利用甲基膦酸对六方相三氧化钨纳米线进行表面修饰。研究发现，甲基膦酸分子的磷酸基团可精准结合三氧化钨纳米线表面的Lewis酸位点，有效钝化表面缺陷、减缓材料性能衰减；与此同时，其富电子的P=O基团能与氨气分子形成强相互作用，显著提升化学吸附效率与信号传导能力。实验结果表明，与未修饰样品相比，该材料的氨气检测灵敏度提升近10倍，在连续运行 300 天后性能几乎无衰减，突破了“高活性与高耐久性不可兼得”的困境。此外，传感器的检测下限低至20 ppb，对多种常见干扰气体几乎无响应，在复杂环境中仍能实现对氨气的精准识别。

在此基础上，研究团队将该纳米线材料集成至微机电系统（MEMS）平台，成功开发出高性能MEMS氨气传感器，并进一步构建了一套面向畜禽养殖环境的智能通风调控系统。当氨气浓度超过设定阈值（如10 ppm）时，系统自动启动排风；浓度降低后自动关闭，既保障了养殖环境安全，又实现了节能降耗。实地测试中，该系统精准捕捉到局部区域11 ppm的超标氨气浓度，并及时触发通风干预，展现出极强的实用价值。

此项研究不仅提出了一种兼具高灵敏度和长寿命的气体传感器设计思路，也为物联网、智能农业等领域的环境监测技术升级提供了重要技术支撑。

该论文第一作者为我校博士研究生陈珂博士，通讯作者为开云官方网页版官网轩福贞教授、高阳教授和张国柱副教授，华东理工大学为第一完成单位。研究工作得到了国家自然科学基金创新群体、国家自然科学基金等项目的支持。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.5c02217