基于MOFs材料的酸性气体传感器应用研究进展

采用化学气体传感器对有害酸性气体进行实时有效的监测具有重要意义。目前的传统材料在灵敏度、选择性和稳定性等方面仍存在很大问题。金属有机框架材料(MOFs)是一种具有多孔结构的有机-无机杂化材料,具有孔隙率结构丰富、孔结构可调节和比表面积大等特点,已成为当今新功能材料研究的热点。MOFs材料的优良特性为解决上述问题提供了很好的思路和方向,在化学气体传感器的传感层上引入MOFs材料或MOFs衍生的各种纳米材料可以提高其选择性和灵敏度。主要综述了近年来基于MOFs材料的化学气体传感器对酸性气体的传感性能,并对其未来的发展进行了展望。

基于金属有机骨架材料的电阻传感器在检测VOCs中的应用

化学电阻传感器由于其结构简单、分析快速等特点在众多气体传感方式中脱颖而出,因此成为了目前应用广泛的传感器类型.其中,用于检测挥发性有机化合物(VOCs)的电阻传感器中敏感材料对气体的选择性吸附和相应的检测至关重要,此外也需要一些额外措施保证检测的选择性.因此,传感材料的比表面积、孔尺寸、功能官能团以及辅助材料等决定了传感器的响应程度、选择和敏感程度.金属有机框架材料(MOF)是一类新型的有机-无机杂化材料,具有丰富多孔、高比表面积、结构多样性、化学稳定性良好等特点,除此以外一些MOF衍生物也具有比表面积大、导电性良好等特点,因此MOF及MOF衍生物已在气体传感器中得到广泛研究和应用.基于化学电阻传感器基本原理、MOF及MOF衍生物在电阻传感器检测挥发性有机化合物中起到的作用、原理、及其应用,对其发展前景和面临的挑战进行了展望.

柔性可水洗的Zr-MOFs复合纳米纤维薄膜的制备和性能表征

柔性高吸附性材料在废水废气处理、防护服制造、有毒有害物质监测等诸多领域中发挥着关键的作用.本工作采用水相合成的方法,以三氟乙酸(trifluoroacetic acid,TFA)为结构导向剂,以水为溶剂,在静电纺纳米纤维上原位生长了金属有机框架材料NO_(2)-UiO-66,制备了NO_(2)-UiO-66@PAN(聚丙烯腈)柔性纳米纤维膜材料.并研究了不同配比的三氟乙酸/去离子水、不同的金属盐与有机配体比例以及水热生长时间对NO_(2)-UiO-66形貌和负载效果的影响.最佳TFA添加含量为φTFA=30%,金属盐与配体物质的量比为1∶1.5,水热生长时间为4 h.采用扫描电子显微镜(scanning elec-tron microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)、热重(thermogravimetry,TG)分析及氮气吸附-脱附测试对NO_(2)-UiO-66@PAN纳米纤维膜结构进行了表征.结果表明,NO_(2)-UiO-66均匀地负载在了纳米纤维上,负载量可达33.28%,比表面积为504.16 m^(2)/g、孔体积为0.241 cm^(3)/g.并且在经过高温(320℃)、弯折和水、酸、碱洗涤后仍能保持结构的稳定性.通过以上表征分析,发现将NO_(2)-UiO-66负载在纳米纤维上能够得到物理和化学稳定性质优异的膜材料,在有毒有害等恶劣条件下有很大的应用潜力.

基于ZIF-8/PAN复合薄膜的柔性丙酮气体传感器

ZIF-8是一种Zn基金属有机骨架材料, 可以吸附丙酮气体从而作为电容式丙酮传感器的气敏材料, 然而ZIF-8的传统使用形式为粉末态, 这导致其不能成为具备柔性的整体, 从而限制了传感器的柔性. 结合包埋种子和二次生长法将ZIF-8与纳米纤维结合成纤维型柔性材料, 并将其作为气敏层制备了柔性电容式丙酮气体传感器. 该传感器在9种常见挥发性有机化合物中表现出良好的选择性, 对250~2000 cm^(3)/m^(3)的丙酮气体具有灵敏的响应、良好的循环响应及长期稳定性. 值得注意的是该柔性传感器不仅在室温下进行传感, 而且在弯折180°的状态下对丙酮气体的响应值与不弯折(0°)状态下几乎一致, 在200次以内的180°弯折-恢复后同样表现出了传感性能的稳定, 表明了其在柔性传感器方面的潜力.