带电固体/水界面在自然界中无处不在，由于体相水和复杂界面环境的干扰，界面水很难从电极表面直接探测到。现有探测方法对材料种类、晶相及结构有着独特要求，难以满足普适性需求。张博威博士指导研究生结合自主设计的动态湿度传感测量系统、原位漫反射红外傅里叶变换光谱和密度泛函理论计算，提出了一种普适性策略来探测带电界面水吸附动力学。该方法将分子的界面吸附动态地反映在传感信号当中。具体通过原子工程技术实现了碳化钛（Ti3C2Tx）中Ti原子的部分取代（Mo2TiC2Tx），并证明了在水分子的振动模式、结合能和吸附位点等方面，金属原子是调节界面水吸附动力学的有效途径。此外，Mo2TiC2Tx在湿度检测方面展现出超高灵敏度（1.75 ± 0.06）、出色的选择性、快速响应（35.9 s）和无滞后特性。该工作不仅通过原子工程策略开发报道了一种性能十分优异的湿度感知材料，更重要的是提出了一种探测带电界面分子（水、气体等任何分子）吸附动力学机制的普适性策略。

图1 新型湿度传感器的工作原理

图2 带电界面水吸附动力学及材料湿敏性能

相关研究成果以“Humidity sensing based strategy for in situ probing and manipulating electrified interfacial water adsorption dynamics”为题发表在国际知名期刊Chemical Engineering Journal，硕士研究生褚天舒为该论文第一作者，张博威副教授和轩福贞教授为本文共同通讯作者，该成果得到了国家自然科学基金、上海市海外高层次人才项目等的支持。

文章链接： https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140219