本网讯 近日，我校材料科学与工程学院胡校兵博士团队在气体传感领域取得突破性进展，其研究成果以题为“Synergistic CdS/Ti₃C₂Tₓ MXene Heterojunction for Ultrasensitive and Selective n-Butanol Detection” 的研究论文发表在国际权威期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一区 TOP 期刊，2025年影响因子13.2）。该研究通过水热法构建新型异质结传感器，并结合机器学习技术，为工业安全与环境监测中的正丁醇实时检测提供了高效解决方案。
正丁醇作为重要工业原料，其泄漏或超标排放会对人体健康造成严重危害（如肝脏损伤、神经系统障碍等）。现有检测方法（如气相色谱、质谱）存在设备昂贵、操作复杂等问题，而传统金属氧化物半导体传感器则面临灵敏度低、选择性差的瓶颈。因此，开发高灵敏、易操作的新型气体传感器具有重要现实意义。团队通过简便的水热策略合成了 CdS/Ti₃C₂Tₓ MXene 异质结纳米复合材料。该结构通过Ti₃C₂Tₓ纳米片与CdS 纳米球的协同作用，将材料比表面积提升至 42.3 m²/g（较纯CdS提高4倍），显著增加了气体吸附位点。实验表明，优化后的传感器在210°C下对50 ppm正丁醇的响应值达23.1，响应/恢复时间仅需 10 秒 / 9 秒，检测限低至1 ppm，性能远超同类 CdS 基或 MXene 基传感器。此项研究不仅通过异质结设计突破了传统传感器的性能限制，还将机器学习与传感技术结合，为气体检测领域提供了跨学科的创新思路。
该论文第一作者为我校材料科学与工程学院胡校兵博士，湖北师范大学光电材料与器件湖北省重点实验室为第一完成单位。该工作得到了硕士研究生张凯斌、李荣龙，材料学院田冬霞博士、曹艺博士以及上海理工大学朱志刚教授的帮助。该研究得到国家自然科学基金（No. 52303314, No. 12304041）及湖北省自然科学基金（No. 2023AFD028）的支持。
作者简介：
胡校兵，低职高聘副教授二级，硕士研究生导师，2022年取得复旦大学微电子学院微电子学与固体电子学博士学位，主要从事半导体器件的开发及性能测试，包括基于铁电畴壁的新型存储器及应变传感器，以及基于二维材料、半导体金属氧化物的气体传感器。截止目前，主持国家自然科学基金青年基金一项、湖北省自然科学基金联合基金一项，以第一通讯作者、第一作者及共一发表SCI12篇，其中中科院2区以上11篇，累积被引次数为800余次，授权及申请发明专利3项。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.165401