近日，江蘇大學材料科學與工程學院喬冠軍教授團隊與西南交通大學歐建臻教授團隊合作，在材料領域頂級期刊《美國化學會-納米》ACS Nano 在線發表題為“A 2D-0D-2D sandwich heterostructure towards high-performance room-temperature gas sensing ”的研究論文。
WS2-Au-BP異質結的微結構、氣敏特性、氣敏和鈍化機理及其氣體監測系統
近年來，黑磷（BP）作為新興的二維材料，因具有超高的電子遷移率和高化學活性等特性而受到廣泛關注，尤其是應用在下一代微型電子器件中。BP的高活性和在環境條件下易被氧降解一直是一對難以調和的矛盾。文章結合化學氣相輸運、水熱和液相剝離技術，首次將貴金屬納米粒子插入二維WS2/BP范德華異質結中間，形成一種獨特的2D-0D-2D三明治異質結構（WS2-Au-BP），并通過HRTEM、STEM、AFM、XPS和第一性原理計算等多角度證實該三明治結構的形成。
理論研究表明，該結構的形成不僅可促使BP的大部分電子只向Au顆粒和WS2轉移，而且能大幅度降低導帶邊，使其遠低于O2/O2-的氧化還原電位；同時發現該結構可以大大降低對O2的吸附，并提升O2-→2O的解離能。因此，該結構可以在保持BP活性的同時又能抑制BP薄層的降解。通過對NO2氣體傳感測試，建立了該結構的氣敏特性與BP鈍化之間的內在聯系，發現該結構對NO2敏感性和長期穩定性均得到了顯著提升。此外，基于該結構設計了一種便攜式氣體監測系統，并對1?50 ppm NO2實現了實時監測。
