甲醛是一种广泛应用于医药中间体、杀菌剂、脲醛树脂和服装抗皱剂等领域的重要化工产品。不过，它具有很大的生理和环境毒性，世界卫生组织将甲醛归为一类致癌物。研究表明：极低浓度（ppb级）的甲醛也可能导致一些十分严重的疾病，如：鼻咽癌和白血病等。为了保证人们免受甲醛毒害，精准检测极低浓度甲醛的意义十分重大。

半导体气体传感器具有结构简单、稳定性好、重现性好、反应灵敏、可实时监测和便携等优点，已成为检测乙醇（酒驾）及其他VOC的主要方法之一。目前，检测限过高和选择性差等问题是半导体气体传感器用于甲醛检测所面临的主要问题。与单一金属氧化物相比，组成和晶体结构可调、电子结构多种多样的多金属氧化物（橄榄石、尖晶石、钙钛矿等）表现出优异的光催化和光电转换等性能。近些年，尽管尖晶石和橄榄石结构的锗酸盐已有报道，但这类锗酸盐还从被未用于气体传感领域。

日前，吉林大学李国栋教授课题组首次报道了橄榄石结构的甲醛敏感材料-锗酸镉（Cd₂GeO₄）。该材料具有甲醛灵敏度高，工作温度低，响应速度快和检测限低等优点（图一），能够满足《GB50325-2020民用建筑工程室内环境污染控制标准》对甲醛检测的要求。作者通过表面吸附氧、费米能级等对该材料进行了分析。Cd₂GeO₄材料与氧分子之间的能级差较大，这有利于Cd₂GeO₄表面化学吸附氧的增加，选择性的提升，从而表现出优异的甲醛响应特性。

图1 橄榄石型锗酸镉的晶体结构和锗酸镉传感器对不同浓度甲醛的响应曲线

该工作不但为气体传感领域注入新的血液，还为气体传感材料的合理设计提供了新思路，对开发新型传感材料具有重要意义。

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Olivine-type cadmium germanate: a new sensing semiconductor for the detection of formaldehyde at the ppb level

Jiayu Li, Qihua Liang, Bo Zhang, Hui Chen, Xinhua Tian, Meihong Fan, Yunjia Guo, Ni Bai, Xiaoxin Zou and Guo-Dong Li*

Inorg. Chem. Front., 2021, 8, 4467-4473

https://doi.org/10.1039/D1QI00772F

*文中图片皆来源上述文章

李国栋 教授

吉林大学 化学学院