近日，華南師范大學化學學院教授蘭亞乾團隊聯(lián)合中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所研究員徐剛在化學電阻型氣體傳感應(yīng)用研究中取得重要進展，實現(xiàn)室溫下對二氧化氮的高靈敏度和特異性傳感。相關(guān)研究發(fā)表于《德國應(yīng)用化學》。
作為一種新型的化學電阻型氣體傳感材料，二維(2D)納米材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于能量存儲、電催化、生物化學以及電子設(shè)備等領(lǐng)域。共價有機骨架(COFs)是一種通過共價鍵連接的結(jié)晶材料，具有高的穩(wěn)定性、可設(shè)計的有機成分、規(guī)整的孔結(jié)構(gòu)以及后改性的活性位點等優(yōu)點。然而，大多數(shù)COF為不規(guī)則的微晶，極大限制了材料在氣體傳感應(yīng)用的開發(fā)。鑒于2D材料在氣體傳感中的優(yōu)勢，將COF材料制成2D納米結(jié)構(gòu)是一種可行的策略，可以充分利用其有利的特性并改善傳感性能。
團隊報道了一種基于非線性配體的COF 2D納米片材料。這種由非線性橋聯(lián)配體和卟啉組分組裝的COF材料，大大降低了層間應(yīng)力，使超薄納米片的直接合成成為可能。預(yù)先設(shè)計的卟啉環(huán)可作為其表面可修飾的位置進行金屬負載，有效實現(xiàn)傳感性能的改善。金屬化的Co-TPCOF對二氧化氮表現(xiàn)出高度的特異性，是已報道的2D材料和COF材料中靈敏度最高的材料之一，具有6.8ppb的超低檢測限以及快速的響應(yīng)速度。此外，團隊通過密度泛函計算以及原位紅外表征對傳感機理進行深入研究，揭示了鈷卟啉中心的重要作用，提出其可能的二氧化氮傳感作用機理。
該工作克服了用于化學電阻氣體傳感的傳統(tǒng)2D材料的表面化學惰性，合成了一系列基于COF的后修飾的2D納米材料，為設(shè)計更多具有豐富表面化學性質(zhì)的2D傳感材料提供新途徑。(記者 朱漢斌)
關(guān)鍵詞： 化學電阻型氣體傳感應(yīng)用研究 化學電阻 二氧化氮 特異性傳感
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