Electron‐Deficient Pd Enabled by Single‐Atom Alloy Drives Fast and CO‐Resistant Hydrogen Sensing

材料科学 合金 解耦(概率) 吸附 氢溢流 纳米技术 敏化 选择性 单层 溢出效应 催化作用 纳米颗粒 化学工程 基质(水族馆) 氢传感器 光电子学 纳米复合材料 检出限 调制(音乐)
作者
Ou Wang,Leiyu Diao,Pengfei Li,Youyou Feng,Dong Cheng,Yaqiong Su,Jing Wei
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (41) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/adfm.74682
摘要

ABSTRACT Pd‐based nanoparticles have been widely employed to enhance H 2 sensing performance due to their strong capability for H 2 adsorption and dissociation. However, strong Pd–H* interactions hinder the hydrogen spillover process, while pronounced CO adsorption results in poor selectivity. Herein, we propose a Pt–Pd single‐atom alloy (SAA) sensitization strategy that creates electron‐deficient Pd δ+ sites to modulate the interaction between Pd and gas molecules. As a proof of concept, Pt 1 Pd SAA is deposited on commercial SnO 2 to fabricate H 2 sensors. The resulting device achieves an ultra‐low detection limit (21 ppb), short response and recovery time (0.8 s and 5.9 s), excellent selectivity and enhanced CO resistance, outperforming traditional Pd nanoparticles, PtPd alloy sensitizers modified SnO 2 gas sensors, and commercial H 2 sensors. Mechanistic studies establish that atomic Pt induces electron‐deficient Pd δ+ sites, achieving atomic‐scale decoupling of hydrogen activation from CO adsorption, which enables barrierless hydrogen spillover and inherently CO‐resistance H 2 sensing, with CO back‐donation suppressed by nearly 50%. This study presents a robust SAA sensitization strategy that leverages atomic‐level modification‐induced electronic structure modulation to overcome the sensitivity‐selectivity trade‐off, demonstrating its promise for next‐generation H 2 sensors.
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