由于目前人们开始更多的关注H₂能源，H₂是环境友好且可再生能源但是面临安全问题，因此需要发展高性能传感器检测H₂泄露问题，并且检测H₂气体的浓度。

Pd材料是具有前景的氢气检测材料，Pd对H₂具有非常强的亲和性，Pd-H之间的强相互作用导致容易相变生成PdH_x，这个问题影响传感器的寿命和检测速度。

有鉴于此，阿卜杜拉国王科技大学Khaled N. Salama、Zhuo Chen、香港理工大学殷骏教授等通过设计巯基保护Pd纳米团簇（Pd₈SR₁₆），在氢气传感过程中能够在金属和配体之间的协同作用，在H₂吸附过程中形成Pd-H-S中间体。

本文要点

吸附H₂过程中生成Pd-H-S中间体能够保留Pd-H化学键的亲和性，而且避免相互作用强度太强，因此降低H₂脱附的能量。这种动态吸附-解离-复合-脱附过程非常高效并且具有非常好的重复性，因此能够快速高效率检测ppm量级H₂。

Pd₈SR₁₆气体传感器表现了优异的稳定性（在50次循环过程中的响应标准偏差仅为0.11 %），优异的响应/回复时间（t90=0.95 s/6 s），低检测限（LoD, 1 ppm），在温和温度下工作，因此这个传感器器件是目前最敏感的Pd H₂传感器。

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Zhuo Chen, Peng Yuan, Cailing Chen, Xinhuilan Wang, Jinrong Wang, Jiaqi Jia, Bambar Davaasuren, Zhiping Lai, Niveen M. Khashab, Kuo-Wei Huang, Osman M. Bakr, Jun Yin, Khaled N. Salama, Balancing Pd–H Interactions: Thiolate-Protected Palladium Nanoclusters for Robust and Rapid Hydrogen Gas Sensing, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202404291

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202404291