作为一种优异的储氢介质及理想的无碳能源选项，氨气（NH₃）的检测与传感技术引起了国内外的广泛关注。氨气通常以低温液态的形式进行储存与运输，开发能够在室温或低温环境下灵敏响应的传感器，对于实时监测氨气浓度及泄漏情况至关重要。目前，基于半导体氧化物的氨气传感器在性能上已取得了显著提升，但仍普遍面临着工作温度偏高（~150°C）及选择性不足等挑战。尽管已有研究通过掺杂、构建纳米复合结构等手段，成功研制出了接近室温（~35°C）工作的氨气传感器，但这些传感器在灵敏度和选择性方面仍存在明显不足。
针对上述问题，本研究采用液相脉冲激光烧蚀方法制备出钨/氧化钨（W@WO₂.₉₂）核壳结构，并在此基础上组装了氨气传感器。该结构中，金属W与半导体WO₂.₉₂之间形成了内部欧姆接触，为表面层的WO₂.₉₂提供了充足的电子，从而极大地提升了氧化钨的气敏性能。在室温（25°C）条件下，W@WO₂.₉₂传感器对100 ppm浓度的氨气展现出了高达72.6%的响应度，且其检测下限可达730 ppb。即使在低温（5°C）环境下，该传感器的响应度也依然保持在55%，这对于低温运输及储存过程中的氨气监测具有重要意义。此外，该传感器在面对11种潜在干扰气体时，也展现出了优异的选择性。
本研究提出的内欧姆接触的核壳结构实现高性能氨气传感器的策略，为室温/低温工作氧化物传感器的设计提供了新的思路。上述研究成果以题为“Low Temperature Ammonia Sensor with Exceptional Sensitivity and Selectivity Based on W@WO₂.₉₂ Internal Ohmic Contact Core-Shell Nanostructures”的论文，成功刊登于传感器领域的国际顶级期刊《Sensors and Actuators B: Chemical》上。该论文的第一作者为材料工程专业2021级研究生吴悠。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400524015223
图1：(a)W@WO2.92在25℃对100 ppm氨气的响应-恢复曲线，（B）在25℃对2 ~ 100 ppm氨气的瞬态响应-恢复曲线，（c）在25℃对2 ~ 100 ppm氨气的响应度和对1 ~ 10 ppm氨气的线性拟合曲线，（d）在25 ~ 200℃范围内对100 ppm氨气的气敏响应度和电阻变化;（e）在25 ~ 50℃范围内对100 ppm氨气的气敏响应度和电阻变化。
图2：W@WO2.92在不同低温条件下对100 ppm氨气的响应-恢复曲线：（a）25℃;（b）10℃;（c）5℃。
图3：(a)W@WO2.92在25℃下对100 ppm不同气体的响应度;（b）在25℃下对20 ppm氨气的循环响应-恢复曲线和气敏传感器的电阻;（c）长期稳定性曲线;（d）在不同相对湿度下，对100 ppm氨气的响应度和电阻变化。
