硼烯气体传感器

高性能气体传感器已在工业生产、临床医学和环境监测中广泛研究。在用于制造气体传感器的材料中，二维（2D）材料被视为有利的候选传感材料，因为它们具有高的表面积与体积比、丰富的表面活性和缺陷位点。然而，基于之前报道的2D材料的气体传感器存在一些缺点，如空气稳定性差和动态响应慢。最近，硼烯作为一种独特的2D材料，理论上预测具有优异的气体传感特性，特别是对二氧化氮（NO2）。然而，关于硼烯的气体传感特性尚无实验报道。在此，我们报告基于硼烯的化学电阻传感器设备表现出高灵敏度、快速响应、高选择性、良好的柔韧性和长期稳定性。研究发现，该传感器的实验检测限约为200 ppb，检测范围从200 ppb到100 ppm，室温下的响应时间为30秒，恢复时间为200秒，明显优于已报告的2D材料。通过第一性原理计算揭示了硼烯的NO2传感机制。与理论预测一致，实验也证实了基于硼烯的传感器对NO2相比于其他常见气体具有独特的选择性。此外，该传感器在不同弯曲角度下也显示出优越的柔韧性和稳定性。这项研究展示了硼烯的优异电子和传感特性，表明其在未来高性能传感和检测中的巨大应用潜力。