【本网讯】近日，我校磁电功能材料与器件团队硕士研究生庄园在化工与材料领域权威期刊《Chemical Engineering Journal》（IF=13.2，中国科学院一区Top）上发表最新研究成果。该研究采用双价态铈（Ce）离子对SmFeO₃中的钐（Sm）位进行取代，构筑出富含氧空位的新型气敏材料，实现了对正丙醇气体的高响应、高选择性检测，同时显著提升了传感器的响应与恢复速率。该成果以我校为第一署名单位，庄园为第一作者，其导师李乐中教授为第一通讯作者；合作单位包括东南大学与阿坝师范学院。

研究结果表明，通过引入Ce³⁺/Ce⁴⁺取代，可有效打破体系局域电荷平衡，进而自发诱导产生大量表面氧空位；同时伴随微量Sm₂O₃相原位析出，形成局部异质界面。经优化的Sm_0.8Ce_0.2FeO₃传感器在250℃条件下，对100 ppm正丙醇的响应值高达261.4，较纯相材料提升约11倍。该材料不仅实现了3.46 ppb的超低理论检测限，也在响应与恢复速率上取得显著提升。上述发现为突破传统气体传感器灵敏度偏低、响应速率迟缓等技术瓶颈，提供了一种高可靠性的缺陷工程新思路。

图一 传感机理示意图

图二材料在250°C下的性能测试：（a）和（b）为ppm级浓度下的响应度以及响应/恢复时间；（c）ppb级浓度下的响应度；（d）基于响应度线性外推的理论检测限

本研究采用双价离子取代与异质结构筑联用的设计策略，一方面为研发超高灵敏度挥发性有机化合物（VOCs）监测设备提供了关键核心材料支撑；另一方面，依托正丙醇作为特异性生物标志物的特性，该研究成果为微纳智能气体传感器应用于肺癌极早期无创筛查等高端医疗诊断场景奠定了基础，展现出广阔且极具潜力的应用前景。

论文信息：Y.Zhuang, L.Z. Li, X. Zhang, et al. Dual-Valence Ce substitution in SmFeO₃constructing vacancy-rich structure for high-response VOCs gas-sensing material. Chemical Engineering Journal, 2025: 57397. https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.175344