近日，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員李昕欣團(tuán)隊采用基于MEMS芯片的氣相原位透射電鏡（TEM）表征技術(shù)，探究了Pd-Ag合金納米顆粒催化劑在MEMS氫氣傳感器工況條件下的失效機(jī)制。2022年4月13日，相關(guān)研究成果以In Situ TEM Technique Revealing the Deactivation Mechanism of Bimetallic Pd-Ag Nanoparticles in Hydrogen Sensors為題，發(fā)表在Nano Letters上。

該研究使用氣相原位TEM試驗，在工況條件下觀測到Pd-Ag合金納米顆粒催化劑的形貌和物相演變?nèi)^程，揭示了該合金納米催化劑在不同工作溫度下的失活機(jī)制，并據(jù)此對MEMS氫氣傳感器進(jìn)行優(yōu)化，有效推進(jìn)了氫氣傳感器的實(shí)用化。

在上述失效機(jī)制的指導(dǎo)下，科研團(tuán)隊進(jìn)一步優(yōu)化了Pd-Ag合金催化劑的元素組成、負(fù)載量及工作溫度，并使用實(shí)驗室獨(dú)立研發(fā)的集成式低功耗MEMS傳感芯片，研制出新一代的氫氣傳感器。該氫氣傳感器具有靈敏度高（檢測下限優(yōu)于1 ppm）、長期穩(wěn)定性好（在300 ℃下連續(xù)工作30 d后，對100 ppm H2的響應(yīng)值衰減小于1%）、功耗低（300 ℃下持續(xù)工作，功耗僅為22 mW）。該研究采用氣相原位TEM技術(shù)來探討氣體傳感器的失效機(jī)制，為氣體傳感器的理論研究與實(shí)用化提供了新的研究方式。目前，該MEMS氫氣傳感器已在汽車加氫站等領(lǐng)域試應(yīng)用，相關(guān)應(yīng)用工作正在積極推進(jìn)。

研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金及中科院儀器研制項目等的支持。

（來源：上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所）