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南京工業大學,新加坡國立大學,國家納米科學技術中心,安徽大學:研究基于金屬有機框架的氣體傳感器

傳感器專家網 ? 來源:納米結構材料 ? 作者:納米結構材料 ? 2026-02-25 18:20 ? 次閱讀
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自1962年提出化學氣體傳感器以來,隨著氣體傳感技術的進步,各種功能多樣的氣體傳感器應運而生。由于其體積小巧、易于制造、功耗低、操作簡便等優點,氣體傳感器被廣泛應用于疾病診斷、智能農業、環境監測、食品質量控制、工業安全以及有害氣體或溫室氣體檢測等諸多領域。鑒于氣體傳感器所處的復雜工作環境,尤其是在工廠、實驗室或室內空間中多種氣體共存,以及濕度、溫度和氣體濃度存在顯著變化,氣體傳感器必須滿足嚴格的要求,才能在靈敏度、選擇性和穩定性方面有效檢測特定目標分析物。因此,設計和開發具有卓越傳感性能的氣體傳感器仍然是一個重要的目標,在基礎研究和實際應用方面都具有重要意義。

人工智能物聯網和納米材料等技術的推動下,化學傳感器研究在過去十年取得了快速發展。市場上涌現出越來越多的高響應氣體傳感儀器,特別是那些能夠有效響應百萬分之一(ppm)或十億分之一(ppb)濃度目標氣體的儀器。傳感器的結構和組成、相關的外圍電子設備以及信號處理單元(例如噪聲濾波和放大)等多種因素都會顯著影響其傳感性能。其中,傳感材料作為氣體傳感器的核心組件,對傳感器性能,特別是靈敏度和選擇性起著決定性作用。理想的傳感材料不僅對低濃度目標分析物表現出高響應,而且能夠從混合物中選擇性地檢測特定氣體或揮發性有機化合物(VOC)。因此,合理設計具有針對不同應用場景的物理和化學特性的新型傳感材料至關重要。然而,現有的氣體傳感材料通常存在工作溫度高、靈敏度低和氣體選擇性差等問題,這限制了它們的實際應用。例如,傳統的金屬氧化物半導體由于其成本低廉、設計簡單和穩定性強,已成為商用氣體傳感器的行業標準;然而,其固有的靈敏度低和工作溫度高限制了其應用范圍。相比之下,雖然摻入貴金屬可以增強傳感器的活性,但其稀缺性和高成本限制了其工業應用。新興的二維 (2D) 材料,例如碳化物/氮化物、MXene、過渡金屬二硫化物 (TMD) 和石墨烯,由于其獨特的表面特性,作為潛在的氣體傳感材料受到了廣泛關注,但也面臨著合成成本高、穩定性差以及對目標氣體分子的選擇性低等問題。考慮到這些挑戰,對替代材料的需求不斷增長,迫切需要能夠提供可調選擇性、高穩定性和多功能結構設計的傳感材料,以克服現有材料的局限性。隨著研究的不斷深入,越來越多的多孔骨架材料被用于氣體傳感領域,這些材料提供了可調的孔結構和化學環境,從而提高了選擇性。

近年來,具有可調理化性質、永久孔隙率和雜化無機-有機材料特性的金屬有機框架(MOF)作為極具前景的傳感材料引起了廣泛關注。與常用的傳感材料不同,MOF可以通過不同的有機連接體和金屬節點實現可調的拓撲結構、孔隙率和功能性,同時還具有超高的比表面積、催化活性以及良好的化學和熱穩定性。這些特性賦予了MOF在氣體傳感方面固有的優勢,包括可編程的孔隙環境和永久孔隙率,從而實現預富集和分子篩分,進而通過尺寸和化學親和力實現高選擇性,并通過低檢測限提高靈敏度;密集且周期性的結合位點,包括可接近的金屬中心,促進特定的主體-客體相互作用和催化活化;以及吸附驅動的識別,可以與電學、光學和質量敏感的讀出方式相結合,從而實現接近室溫且低功耗的運行。在2012年至2024年間,發表了超過10000篇關于基于MOF的傳感器的論文(文章和綜述)(圖1),涵蓋了各個學科,包括工業、生物學、化學、物理學和材料學。最近的進展表明,基于MOF的氣體傳感器不僅在材料設計和器件集成方面展現出廣闊的前景,而且為提高氣體傳感器的性能指明了新的方向。基于MOF的傳感器的性能與其形態結構和傳感方法(例如,化學電阻式、發光式、干涉式和等離子體共振式)密切相關,從而導致固有的局限性和特定應用場景下的使用規則。例如,MOF粉末具有極高的孔隙率、比表面積和單分散的金屬活性位點,但需要額外的封裝才能用于氣體傳感器的制造,例如直接印刷或滴涂到陶瓷管或微機電系統(MEMS)器件上,這限制了傳感器的可靠性和可重復性。MOF薄膜在集成到氣體傳感器器件方面具有優勢,但在選擇性和檢測限方面面臨挑戰。與MOF并行,其他多孔框架也發揮著競爭或互補的作用。共價有機框架(COF)具有有序的孔隙結構和擴展的π共軛體系,并通過連接體設計、金屬化和孔隙微環境控制實現了室溫下的化學電阻響應和可調選擇性,盡管器件級加工和長期穩定性仍然很大程度上取決于其連接化學和聚合物界面。氫鍵有機框架(HOF)因其可溶液加工、自組裝和可回收性而被探索用作多孔吸附層和分子過濾器,并表現出可逆的客體響應結構;然而,與堅固的金屬有機框架(MOF)化學相比,其機械和化學穩定性以及器件標準化仍然面臨挑戰。MOF衍生的多孔碳和金屬或氧化物復合材料具有高導電性和熱穩定性,可用于低功耗化學電阻檢測,但它們部分犧牲了支撐固有選擇性的晶體結構和位點特異性孔隙化學,除非通過缺陷或孔隙工程以及選擇性覆蓋層進行補償。在此背景下,MOF因其結合了配位不飽和金屬位點和可編程孔隙化學以及成熟的加工和集成路線而獨具優勢,能夠將選擇性吸附和催化活化與電學和質量敏感讀數相結合,但電子傳輸和濕度耐受性方面的局限性仍然限制了它們的實際應用范圍。基于這些進展,一系列創新的基于MOF的氣體傳感器,包括柔性傳感器和微型傳感器,正在不斷開發,同時MOF材料也從三維(3D)結構發展到平面結構,并從單一功能發展到多功能性能。因此,總結這些新型基于MOF的智能氣體傳感器的傳感機制和發展前景至關重要。

本文亮點

1. 本文全面概述了基于MOF的氣體傳感器的最新進展,重點關注其制備策略、傳感機制和應用。

2. 本文還討論了迄今為止開發的各種基于MOF的氣體傳感器的局限性及其相應的解決方案。

3. 最后對基于MOF的氣體傳感器的發展和實際應用中遇到的挑戰和機遇提出了我們的看法。

圖文解析

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圖1. (a) 2012年至2024年每年發表的傳感器相關文章和評論數量。數據來自Web of Science數據庫,關鍵詞為“Sensors”。(b) 2012年至2024年每年發表的基于MOF的傳感器相關文章和評論數量,數據取自(a)中以“MOFs”為關鍵詞的搜索結果。

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圖2. (a) 溶劑熱合成示意圖。(b) MOF的溶劑熱合成。(c) 合成夾層結構MIL-101@Pt@MIL-101的合成路線,該結構由夾在MIL-101核和殼之間的Pt納米顆粒(NPs)組成。(d) 微波輔助溶劑熱合成中[Cu3(btc)2]的產率隨反應時間的變化曲線,不同曲線代表不同的溶劑。(e) 微波加熱法制備的Co-MOF-74的SEM圖像。(f) 溶劑熱法制備的Co-MOF-74的SEM圖像(標尺均為200 μm)。

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圖3. (a) 通過定向MOF晶種預沉積和二次外延生長制備膜。(b) 電紡納米纖維氈用作骨架制備自支撐MOF膜的示意圖。(c) 使用表面活性劑輔助干燥工藝制備無裂紋MOF膜(IRMOF-3和IRMOF-3-AM6膜)的流程示意圖。IRMOF-3和IRMOF-3-AM6的分子結構如圖右側所示。(d) 用于快速選擇性鋰離子傳輸的 UiO-67/AAO 膜的制備。 (i) PVP 改性 AAO 基底的 SEM 圖像,以及生長 (ii) 12 小時、(iii) 24 小時和 (iv) 48 小時(二次生長)的 AAO/UiO-67 膜的 SEM 圖像;插圖為相應的橫截面圖像(比例尺為 2 μm)。

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圖4. (a) 20 × 20 cm 晶體 ZIF-67 薄膜的噴涂路線。(b) 照片展示了通過在 FTO 玻璃基底上噴涂 a-ZIF-67 前驅體獲得的 ZIF-67 薄膜的顯著堅固性。(c) 涂覆過程示意圖。(d) 使用旋涂法在氧化鋁載體上生長的 ZIF-8 膜的頂視圖(左)和橫截面(右)SEM 圖像(比例尺分別為 20 μm(左)和 10 μm(右))。(e) 基于預涂覆 CHN 的 PVDF 中空纖維制備 HKUST-1 膜。

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圖5. (a) MOF 在 SAM 上逐步生長的示意圖,通過重復浸漬循環實現,首先浸入金屬前驅體溶液中,然后浸入有機配體溶液中。為簡化起見,該示意圖簡化了羧酸配位模式的假定結構復雜性。(b) 在含有 COOH 末端 SAM 的 SPR 池中,依次注入 CuAc (A)、乙醇 (B) 和 BTC (C) 時,原位記錄的 SPR 信號隨時間的變化。 (c) 基于LB和LBL生長方法相結合,在基底上制備層狀SURMOF的示意圖。

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圖6. (a) 和 (b) Cu-BHT超薄膜界面合成的示意圖。(c) Cu-BHT薄膜的照片和SEM圖像(c圖中的標尺為400 nm,插圖中的標尺為100 nm)。(d) MOF薄膜聚合輔助合成的示意圖。(e) 含有ZIF-8和PSS修飾的ZIF-8的水懸浮液照片。(f) 通過界面聚合制備含有PSS修飾的ZIF-8納米顆粒的薄膜納米復合材料(TFN)的工藝流程。mZIF功能化膜的3D AFM圖像:(g) TFC和(h) TFN-mZIF3。

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圖7. Co3S4/棘球狀鈷基MOF的制備流程示意圖。

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圖8. (a) 代表性的調控合成方法。(b) 多維ZIF結構示意圖(比例尺為 100 nm)。

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圖9. (a) 和 (b) 合成的Cu?TCPP納米片的TEM圖像(比例尺均為 200 nm)。(c) 在石英襯底上沉積 15 個循環后MOF薄膜的照片。(d) Cu-TCPP MOF薄膜的組裝過程示意圖。

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圖10. (a) 使用基于微流控的溶液剪切工藝制備Pt@Cu3(HHTP)2MOF薄膜的示意圖。Cu(OAC)2為乙酸銅(II)。(b) 微流控刀片通道示意圖。(c) 使用溶液剪切法進行MOF生長過程示意圖。成核的Pt顆粒嵌入的MOF溶液位于微流控刀片和加熱基底之間。MOF生長發生在彎月面邊緣。通過微流控刀片在溶液剪切過程中持續供應溶液,可以形成大面積且均勻的Pt@Cu3(HHTP)2薄膜。(d) Pt@Cu3(HHTP)2薄膜的晶體結構(綠色球體:Pt顆粒)。

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圖11. (a) 用于Cu3(C6O6)2合成的詳細面對面內管系統裝置和氣相反應的反應方案。 (b) Cu3(C6O6)2薄膜在 SiO2/Si 基底上的掃描電子顯微鏡 (SEM) 圖像(頂部)和原子力顯微鏡 (AFM) 圖像(底部),比例尺均為 2 μm。(c) 全氣相 LIPS 膜制備工藝示意圖。首先,通過原子層沉積 (ALD) 沉積 ZnO 堵塞載體孔隙。然后,使用配體蒸汽處理將不透水的 ZnO 沉積物轉化為 ZIF。(d) ADF-STEM 成像的橫截面分析、相應的鋁(橙色)和鋅(綠色)空間分布,以及 mIm 配體蒸汽處理后沿深度方向同一截面的平均原子百分比(小比例尺(頂部),50 nm;大比例尺(底部),500 nm)。(e) 用于進行 OLGSS 工藝的典型 CVD 裝置示意圖。加熱區 1 和 2 的加熱溫度列于補充信息表 S1 中。插圖:配體與金屬原子在液態鎵基底上組裝并聚合形成超光滑二維 c-MOF 薄膜。(f) 厚度為 1.75 nm 的 O–Cu-BHT 薄膜的 AFM 圖像(頂部)和三維 AFM 形貌數據(底部)。

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圖12. (a) Co(mim)2傳感器在 75 °C 至 200 °C 溫度范圍內對不同氣體的靈敏度。(b) [Co(im)2]n傳感器在 50–175 °C 溫度范圍內對各種氣體(100 ppm)的靈敏度。(c) 環境濕度對 ZIF-67 傳感器靈敏度的影響(附圖:ZIF-67 的 sod 型結構)。(d) 以ZnO納米棒為模板,在混合溶劑中70 °C下反應24小時合成的ZnO@ZIF-8納米棒的示意圖。(e) ZnO@ZIF-8納米棒傳感器在300 °C、100 ppm甲醛濃度和不同濕度條件下的氣體響應瞬態曲線。

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圖13. (a) UiO-66(Zr)-(OH)2 和 UiO-66(Zr)-(OPr)2的結構示意圖及其對 CO2的選擇性。(b) ISO-NU-1000 的晶體結構,表明其與具有 csq-net 結構的 NU-1000 是同分異構體,其中孔道沿 C 軸延伸,且 C 軸方向的孔道在 ab 平面被阻斷。(c) UiO-66 MOF 中通過有機連接體調控實現酸性氣體化學電阻傳感的示意圖。(d) NH2-UiO-66(Zr) 在 150 °C 下對 10 ppm SO2、NO2和 CO2的氣體傳感性能(響應百分比、響應時間和恢復時間)比較。(e) Ni3(HIB)2和 Cu3(HIB)2的合成。(f) Cu3(HIB)2的有機-無機節點在環境 CO2暴露下的分子相互作用:堿催化水解形成酸堿加合物和碳酸氫鹽。

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圖14. (a) M3(HHTP)2和 M3(HITP)2(M = Cu 或 Ni) 的晶體結構。(b) 基于 MOF 的傳感器陣列對 VOC 的響應的主成分分析。(c) 化學電阻式氣體傳感器的示意圖。(d) Cu-BHT 的晶體結構。 (e) 不同反應時間制備的 Cu-BHT 薄膜對 20 ppm NH3的響應性(柱狀圖)以及薄膜表面 Cu2+的百分比(紅色虛線)。(f) Cu-salphen-MOF 的合成示意圖。

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圖15. (a) 分別使用酞菁 (Pc) 和萘酞菁 (NPc) 配體構建的同構 MOF 的示意圖。(b) Ni-Pc-MOF 和 (c) Ni-NPc-MOF 基傳感器在室溫下對不同濃度 NO 的動態響應。(d) 使用 IDA 金電極上的 NiPc-CoTAA 薄膜進行 NO2的化學檢測。(e) 500 nm NiPc-CoTAA 薄膜在 298 K 下對 1 至 40 ppm NO2的時間依賴性恢復電流圖。插圖顯示了 298 K 下 R% 和 NO2的濃度。(f) 500 nm NiPc-CoTAA 薄膜對不同氣體(NO2、NO、NH3、H2S 和 H2)在 1 ppm 濃度下的響應和靈敏度(紅色柱狀圖,R%;藍色柱狀圖,S%)。(g) Ni2[CuPc(NH)8]-OTMS 對 200 ppm 質子和非質子分析物的 ?ΔG/G0 值(柱狀圖)和介電常數(紅色圓點)。(h) CoPc-O8-Cu(藍色)和 NiPc-O8-Cu(綠色)在 N2、空氣和含有 5000 ppm H2O(18% RH)的潮濕 N2中對 80 ppm CO 的響應。 (i) CO在MPc-O8-Cu MOF不同位點結合的自由能。

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圖16. (a) cNi-HAB的化學結構。(b) 缺少連接體的aNi-HAB的化學結構。(c) 不同相對濕度下aNi-HAB和cNi-HAB的校準曲線。(d) 基于c-HBC的c-MOF的合成示意圖及其基本結構的幾何形狀。

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圖17. (a) MIL-101(Cr) ? PEDOT的制備示意圖。(b) CuPc@IRMOF-3對5 ppm NH3的電流響應和恢復特性。(c) 未包覆ZIF-8薄膜的Pd納米線傳感模型和Pd納米線@ZIF-8傳感模型。(d) Pd納米線、Pd納米線@ZIF-8_2 h、Pd納米線@ZIF-8_4 h和Pd納米線@ZIF-8_6 h在空氣中對[H2]1/2的響應和(e) 恢復特性。

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圖18. (a) MOF-GO(左)和 MOF-GOU(右)雜化材料在不同氨濃度下初始穩定后的典型響應曲線。(b) HKUST-1 的晶體結構以及雜化材料在 NH3作用下的結構變化。(c) 基于 MIL-53(Al)/碳薄膜的化學電阻傳感器的原理。(d) WS2_Co–N-HCNCs 的合成過程示意圖。

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圖19. (a) ZnO@ZIF-CoZn 納米線陣列傳感器的示意圖。(b) 丙酮在干燥空氣中不同相對濕度和 260 °C 下的響應恢復曲線。(c) ZnO 和 ZnO@ZIF-8 復合納米線在 10、30 和 50 ppm H2濃度下的響應。(d) Pd@ZnO-WO3納米纖維的甲苯傳感機制示意圖。(e) 分層 MOF-on-cMOF 薄膜的溶液剪切制備示意圖以及不同 MOF 層在氣體傳感器中的功能作用。(f) Cu-TCPP/Cu3(HHTP)2薄膜作為高選擇性苯敏感材料及其對兩種不同氣體的傳感示意圖。

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圖20. (a) 具有滑動平行填充結構的二維薄板狀 Cu3(HITP)2的 PXRD 實驗和模擬圖。插圖為模擬結構(沿 C 軸方向),并附有 Cu3(HITP)2的圖像(灰色:碳,白色:氫,藍色:氮,紅色:銅)。(b) Cu3(HITP)2器件對不同濃度(0.5、2、5 和 10 ppm)氨氣(氮氣稀釋)的相對響應。(c) 基于 MOF 的 FET 的制備。(d) 用于在銅箔上制備 Cu3(HHTP)2薄膜的電化學反應池、Cu2+和 HHTP 離子的配位反應圖以及 Cu3(HHTP)2薄膜的銅箔光學圖像。(e) Cu3(HHTP)2薄膜氣體傳感器的制備示意圖。(f) MOF 薄膜傳感器對不同濃度 NH3的電流變化測量結果。插圖顯示了定向和無序 MOF 薄膜的模擬 SAED 圖案。(g) 基于 Cu3(HHTP)2的 FET 器件的測量系統示意圖。(h) 通過將 LB 法生長的超薄膜順序轉移到預先圖案化的 Au 電極上制備的 FET 器件示意圖。

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圖21. (a) MoS2-MOF FET 器件示意圖。(b) MoS2-MOF FET 器件在柵極電壓分別為 ?10、?5、+5 和 +10 時暴露于 100 ppm NH3的實時響應。(c) 有機場效應晶體管的結構示意圖。(d) 不同分析物的 ΔIDSat 直方圖。(e) PDVT-10 OFT 器件的傳輸和輸出特性以及 (f) MOF-A/PDVT-10 OFT 器件的傳輸和輸出特性。

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圖22. (a) 開爾文探針結構示意圖。MOF 薄膜沉積在固定電極上,該電極與振蕩參考電極電連接。在傳感實驗中,分析物在兩個電極之間流動。(b) 懸浮柵化學敏感場效應晶體管 (ChemFET) 示意圖。(c) UiO-66-NH2涂層 KP 傳感器在 40 至 150 ppb 濃度范圍內對 DMMP 表現出實時 CPD 響應。(d) Cu-BTC 涂層 KP 傳感器對不同分析物的實時響應與 Cu-BTC 涂層 QCM 傳感器的比較。

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圖23. (a) 基于MOF的電容式傳感裝置的簡化示意圖。(b) 基于分子動力學計算得到的幾何優化后的NUS-8類似物與丙酮(主客體)構型。丙酮分子與MOF主體以不同顏色標記。顏色代碼:C,灰色;N,藍色;O,紅色;H,白色;Zr,青色。(c) 基于LB法的MIL-96(Al) IDEs對不同蒸汽的選擇性研究。(d) 乙二胺功能化前后MOF與分析物相互作用的示意圖。(e) 帶有Cu-BTC薄膜的制備的電容式納米傳感器的示意圖。(f) 乙醇(上)和甲醇(下)在250–2000 ppm濃度范圍內的相對電容變化。

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圖24. (a) 含有溶劑(冷凝蒸汽)的MOF晶體的可見光譜和照片。(b) NUS-1a在不同揮發性有機化合物中的熒光發射光譜。(c) MOF涂層毛細管檢測氯氣過程的動畫演示。

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圖25. (a) 由DNT引起的熒光猝滅的時間演變。(b) 由DMNB引起的熒光猝滅的時間演變。插圖:暴露于分析物蒸汽10秒前后(左)以及經過三個連續的猝滅和再生循環后(右)獲得的熒光光譜。(c) 用于室溫下檢測硝基炸藥的可見光活化CSP(TiO2、NH2-MIL-125)化學電阻材料的設計。(d) NH2-MIL-125暴露于RDX蒸汽后的吸收光譜。(e) 不同硝基炸藥檢測方法(0.5 ppm)下MOF薄膜在乙醇中的熒光猝滅百分比(激發波長和監測波長分別為327 nm和362 nm)。(f) 部分硝基炸藥的理論HOMO和LUMO能級。(g) HKUST-1單晶吸收純硝基苯時折射率隨時間變化的曲線。

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圖26. (a) 在硅襯底上生長的不同厚度ZIF-8薄膜系列的照片。(b) 在玻璃襯底上生長的10周期ZIF-8薄膜暴露于不同濃度丙烷后的紫外-可見透射光譜(藍色曲線為0%,紅色曲線為100%)。(c) 在玻璃襯底上生長的ZIF-8薄膜暴露于乙醇和水蒸氣后的紫外-可見透射光譜。(d) UiO-66晶體暴露于對照(氮氣)和甲醇、乙醇、丙酮、正己烷和環己烷飽和蒸汽時,折射率(RI)的變化和437.5 nm處的紅移。(e) 基于ZIF-8雙FP納米腔的光纖差分CO2傳感器的示意圖。(f) 集成MOF薄膜的氣體傳感系統和光纖傳感器的示意圖。插圖:OF ∪ MOF傳感器的示意圖和OF ∪ MOF傳感器原型機的光學顯微鏡圖像。

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圖27. (a) MOF-FO-SPR探針的示意圖。(b) 裸銀納米粒子傳感器(綠色)和MOF涂層傳感器(藍色)對CO2響應的比較。(c) 和 (d) Ag/ZIF-8 SERS基底的示意圖以及4-ATP分子在有/無ZIF-8的ITO基底上的拉曼光譜,包括單層ZIF-8納米球(紅色)、單層Ag納米球(黑色)以及4-ATP探針分子吸附在Ag/ZIF-8結構上的拉曼光譜(綠色)。(e) 甲苯溶液、MIL-100(Fe)以及甲苯蒸汽在MIL-100(Fe)上的SERS光譜。(f) 用于空氣中神經毒素氣相檢測的Au@Ag@ZIF-8 SERS基底的制備原理概述以及ZIF-8孔隙在此檢測中的作用。

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圖28. (a) 涂覆在電子鼻石英晶體微天平 (QCM) 傳感器上的手性(頂部)和非手性(底部)MOF 結構。(b) 和 (c) 手性純分子吸附的 QCM 響應隨時間的變化。不同 SURMOF 涂層傳感器的頻率偏移以不同顏色顯示,顏色代碼見圖例。(d) 對四種相同濃度的丁醇異構體的不同靈敏度。

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圖29. (a) 基于 NO2-UiO-66@PAN NM 的電容式氣體傳感器的制備過程示意圖。(b) NO2-UiO-66 NM 在正常狀態和 180° 彎曲狀態下的電容變化。(c) Al-MIL-53-NO2 MMM 的形成過程。(d) PVDF 膜、Al-MIL-53-NO2MMM (30 wt%)、Al-MIL-53-NO2MMM (50 wt%) 和 Al-MIL-53-NO2MMM (70 wt%) 在 NaHS (1 × 10?3M) 處理后的發射光譜 (λex = 396 nm)。(e) MMM(ZIF-7/PEBA) 涂層 TiO2傳感器的制備步驟示意圖。 (f) (f1) 裸露TiO2、(f2) 純PEBA/TiO2和 (f3) 5 MMM/TiO2傳感器在23 °C、紫外光照射(波長:365 nm)下對5 ppm苯 (B)、二氧化碳 (C)、乙醇 (E)、甲醛 (F)、甲苯 (T) 和對二甲苯 (X) 的氣體響應。

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圖30. (a) 縫制在敷料上的傳感器陣列和傳感器織物。(b) 不同扭轉角度下的傳感器響應。(c) 在 4 ppm NO2環境下,傳感器響應隨洗滌次數的變化。(d) TCNF/CNT 纖維與傳統織物編織而成的照片、示意圖和掃描電子顯微鏡圖像(比例尺分別為 1 cm(左)和 800 μm(右))。(e) 受突觸結構啟發的 ZIF-L@Ti3CNTx復合材料設計 (a),以及應用仿生 ZIF-L@Ti3CNTx復合材料構建柔性雙模氣體和應變傳感器 (b),以及集成柔性電路的智能可穿戴系統,用于帕金森病的即時健康監測 (c)。

審核編輯 黃宇

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