中科院推出高稳定离子传感新方案

**中科院发布高稳定离子传感新方案，助力环境监测与工业应用** 中国科学院合肥物质科学研究院黄行九团队在离子传感领域取得突破，成功研发出一种高稳定性的自适应一体式传感界面。该界面基于十六烷基三甲基铵（CTA+）调控的亲脂性二硫化钼（2.0 CTA-MoS2）构建，通过时空自适应调节机制，实现转导层与传感结构的无缝整合，显著提升界面稳定性。研究表明，该界面在镉离子检测中表现出优异的稳定性与选择性，并在工业废水样品检测中实现高回收率。此外，研究团队还开发出一种通用阳离子选择性传感器，适用于多种离子检测，且在宽线性范围内表现出接近能斯特响应。该研究为高性能传感界面的设计提供了重要策略和理论依据，相关成果已发表于《先进材料》。这一创新方案有望在环境监测、工业生产等领域发挥重要作用，为相关技术发展注入新动力。

近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所黄行九研究员团队围绕离子传感界面结构的适应性展开深入研究，成功研发出一种具备高稳定性的自适应一体式传感界面。

全固态离子选择电极作为智能生物与化学传感器的重要组件，近年来展现出广泛的应用前景。此前，研究团队基于三明治型全固态界面结构设计了多种转导层材料，实现了对多种常见电解质离子的稳定检测。研究表明，离子传感性能直接影响传感器的稳定性与可靠性，而这一性能本质上受制于传感界面的材料性质与结构特征。

在此基础上，团队进一步开发了一种由十六烷基三甲基铵（CTA+）调控的亲脂性二硫化钼（2.0 CTA-MoS2）构建的高稳定性自适应一体式传感界面。该界面通过时空自适应调节机制，实现底部转导层与顶部单片式传感结构的自发无缝整合，从而显著提升界面的适应能力。

通过系统分析界面结构合理性及作用机制，并结合电化学模型的数值模拟，研究团队发现，这种自适应一体式界面结构在转导层中表现出最大的电荷电流和最小的扩散电流，具有最优的界面稳定性。利用同步辐射XAFS技术，研究人员进一步揭示了亲脂性阴离子（TFPB-）在2.0 CTA-MoS2表面吸附所驱动的混合电容转导机制。

在实际应用方面，以镉离子检测为例，该自适应一体式界面表现出优异的界面稳定性（24小时漂移率为5.51±0.32 μV·h-1，30天灵敏度损失仅为4.77%），并具备良好的选择性。同时，在工业废水样品检测中实现了较高的回收率（90%—115%），展现出良好的实用价值。

此外，研究团队还开发出一种通用阳离子选择性传感器（适用于K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Pb2+、Cd2+和Cu2+），其采用自适应一体式界面结构，在宽线性范围内表现出接近能斯特响应。相比基于2.0 CTA-MoS2构建的传统全固态及单片式界面结构，该新型设计显著提升了传感界面的稳定性。

该项研究为高性能传感界面的设计提供了切实可行的策略和理论依据。

相关成果已发表于国际权威期刊《先进材料》（Advanced Materials）。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。

基于计算机断层扫描技术的传感界面表征和电化学数值模拟探究界面稳定机制

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