二氧化氮（NO₂）是大气环境和工业场景中的典型有害气体，对人体呼吸系统和生态环境具有潜在危害。现有室温NO₂传感器普遍面临灵敏度不足、响应较慢和选择性有限等问题，因此亟需发展低功耗、高灵敏、可在室温下工作的痕量气体传感技术。
王文研究员团队近期提出了一种铂纳米簇与声表面波（SAW）器件协同增强的高灵敏NO₂传感新方法。研究将平均尺寸约2.4 nm的铂纳米簇均匀负载于氧化石墨烯表面，并作为敏感薄膜集成到200 MHz SAW延迟线器件中。铂纳米簇可提供丰富的活性位点，增强NO₂吸附、催化活化和电荷转移；SAW器件则通过质量负载效应和声电耦合效应，将气体吸附过程转化为可测量的电信号。
试验结果表明，该传感器在室温下可实现20ppb的超高灵敏NO₂检测，灵敏度为45.4 mV/ppm，理论检测限可达~6 ppb，传感器的响应速度为~50 s，并对氢气、氨气、甲烷、乙炔和一氧化氮等常见干扰气体表现出良好选择性。经过30天存放后，器件仍保持90.5%的初始响应，显示出较好的重复性和长期稳定性。
该研究成果以“Synergistic enhancement of room-temperature NO₂ sensing by Pt nanoclusters and SAW device”为题发表于微纳米器件领域内顶级学术期刊Nano Research（一区Top期刊，IF：9.39）。杨启明和金晶为共同第一作者，金晶和王文研究员为共同通信作者，胡安宇、崔柏乐、薛蓄峰和梁勇为论文合作者。该工作为微尺度高灵敏NO2检测的提供了新方案。本研究得到国家重点研发计划（2024YFE0199800）资助。
图1 铂纳米簇/氧化石墨烯声表面波二氧化氮传感器结构与机理（中国科学院声学研究所）
图2 铂纳米簇/氧化石墨烯SAW传感器的NO2检测性能（中国科学院声学研究所）
参考文献：Yang, Q., Jin, J., Hu, A. et al. Synergistic enhancement of room-temperature NO₂ sensing by Pt nanoclusters and SAW device. Nano Research 19(8), 94908693 (2026).