基于金属有机框架材料的VOCs传感器应用进展
2024-02-13刘燕张雪婷张明焱刘亚科李从举张秀玲
当代化工研究 2024年1期
*刘燕 张雪婷 张明焱 刘亚科 李从举 张秀玲*
(1.北京化工大学化学工程学院 北京 100029 2.北京化工大学 有机无机复合材料国家重点实验室 北京 100029 3.北京科技大学能源与环境工程学院 北京 100083)
挥发性有机化合物是一类广泛存在于大气中的有害气体,空气中的VOCs可诱导产生二次污染物[1],如光化学氧化剂、臭氧、过氧乙酰硝酸酯、有机气溶胶等。VOCs还可作为人类部分疾病的标志物,高效检测人类呼出气体中的生物标志物,可实现疾病的无创诊断。因此,VOCs含量的检测在环境保护和医疗诊断方面都有着重大意义。气体电传感器工作时传感材料与目标分子识别,随后将识别信息转导为可检测的电信号[2],具有高效检测VOCs的潜力。MOFs因孔隙率高、结构多样和吸附能力突出被广泛应用于气体传感方面,而导电MOF[3]、MOF复合材料[4]和MOF衍生材料[5]的不断发展更是促进了MOF材料在电传感器中的应用。
1.化学电阻式传感器
根据MOFs在化学电阻传感器中检测VOCs时发挥的作用,可以将MOFs及其衍生物分为气体传感器的过滤层和传感层。
(1)过滤层MOF材料
现实检测环境一般涉及多种复杂混合气体,而一般的传感材料不仅会与目标气体作用,还可能与干扰气体作用,从而降低传感器的选择性。MOF可调的孔径使其具有分子筛分效应,开放的金属位点也可与特定气体作用,这将有利于过滤干扰气体,加强传感材料与目标分析物的选择性识别。因此拥有金属活性位点和不同孔径尺寸的薄MOF层被涂覆在常规金属氧化物半导体活性层之外作为过滤层,提高传感器的选择性。……
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