在智慧农业领域，二氧化硫传感器在监测植物健康，感知植物生长环境等方面具有重要的应用。因此，设计高活性敏感材料以满足室温SO₂检测的高灵敏度和低检测限的需求是至关重要的。近年来，单原子催化剂(SACs)由于其原子利用率高、活性中心均匀及独特的配位结构被认为是高性能气体传感器的潜在候选者。但在气敏领域的单原子催化剂研究过程中，单原子催化剂的构效关系、金属活性中心与载体之间独特的相互作用及具体的增敏机理仍鲜有报道。基于此，本研究工作设计开发了高性能的室温SO₂传感器，揭示了单原子催化剂中独特的金属与载体相互作用模式，为开发设计传感性能更优越的单原子催化剂奠定了基础。

亮点

1. 构建了基于反馈调节系统的Pt₁-MoS₂-def催化剂，Pt原子能促进次配位的S原子蒸发生成硫空位(Vs)，硫空位能反馈调节Pt原子的电子状态。

2. Pt₁-MoS₂-def传感器在室温下展现了极高的SO₂响应和低的检测下限(3.14%至500 ppb SO₂)。

3. 相比于传统的Pt₁-MoS₂材料，Pt₁-MoS₂-def可以在SO₂氛围下将电子局域范围从单Pt位点扩展到整个Pt-MoS₂平面。

4. 所制备的Pt₁-MoS₂-def传感器阵列能够实现植物生长过程中SO₂的实时监测。

上海大学徐甲强、薛正刚课题组设计提出了一个巧妙的反馈调节系统，通过改变单个Pt位点和MoS₂载体之间的相互作用模式来实现高效的室温二氧化硫传感。Pt₁-MoS₂-def材料中引入的单个Pt原子可以激活载体上次配位的S原子，形成S空位协同作用的单Pt位点(Pt-Vs)(图1-①)。相应地，S空位可以调节Pt原子反键轨道的电子占据态 (图1-②)，提高Pt原子d带中心的位置，降低Pt-S(SO₂)反键轨道的占据，从而增加Pt-S键的强度，提高对SO₂的吸附。制备的Pt₁-MoS₂-def传感器在室温下具有极低的检测限(500 ppb)和高响应灵敏度(3.14%至500 ppb SO₂)。通过各种原位表征手段揭示了传感器的敏感机理。同时，Pt₁-MoS₂-def传感器阵列构建的蓝牙智能监测模块，进一步实现了对植物生长环境中二氧化硫水平的实时监测和云数据传输与存储。

来源：传感器专家网