气体传感器已广泛应用于医疗健康、环境监测、食品安全等领域。然而，当前的气体传感器仍然面临一些挑战，包括灵敏度低、响应和恢复时间长以及基线漂移。
哈尔滨工业大学张教授团队在 International Journal of Extreme Manufacturing发表论文，全面介绍了单原子催化剂在气体传感领域的应用，提出了进一步提升气体传感器性能的新策略。
本文主要讨论单原子催化剂在气体传感领域的应用。具体总结了半导体气体传感器的结构和原理，回顾了单原子催化剂的最新制备方法。
还从两个角度分析了单原子催化剂增强气体敏感性的机制，详细概述了单原子催化剂在气体传感中的性能。
单原子催化剂由于其突出的原子利用率和独特的物理化学性质而表现出优异的催化性能。这一特性使其成为气敏材料的竞争候选者，因为气体传感器的核心功能依赖于目标气体分子在敏感材料上的催化过程。
大多数气体传感器的原理是基于气体分子与传感材料表面化学吸附的氧气的反应。该反应改变了传感材料导带内的电荷载流子数量，从而引起材料电阻的变化。
研究发现，单个原子与气体分子之间的相互作用可以促进气体在敏感材料表面的反应。此外，敏感材料内部形成的异质结构可以显着促进传感材料内的电子转移。因此，基于单原子催化剂的气体传感器可以获得更高的灵敏度和更短的响应时间。
目前，单原子催化剂的合成方法包括 浸渍法、共沉淀法、一锅热解法、原子层沉积法、牺牲模板法、金属有机框架(MOF)衍生法等。
然而，在合成和利用过程中，单个原子往往会聚集成簇。为了合成高负载量和稳定性的单原子催化剂，需要通过改变单原子的配位环境等方法来增强单原子与载体之间的相互作用。
此外，针对特定气体的气敏材料的选择 依赖于实验结果，缺乏理论指导。研究单个原子增强气敏性能的机制可以促进对活性位点的理解，从而为气敏材料的合理设计奠定理论基础。
单原子催化剂作为气敏材料， 具有检测限低、选择性高等优点，是一种具有广阔应用前景的材料。他们有望为进一步提高气体传感器的灵敏度和选择性做出重大贡献。
此外，它们极有可能促进在低温、低压和无氧条件等特殊环境下工作的高性能气体传感器的开发。