随着物联网（internet of things (IoTs)）概念的产生，可穿戴、无线技术得以快速发展。物联网的实现中最重要的是收集环境中的各种信息。比如，有机挥发物（volatile organic compounds (VOCs)）是环境中重要的污染物，这些污染物是生成地面臭氧（ground-level ozone）和致癌物（carcinogens）的重要因素，而且对人体有较大危害。因此无线快速有效监测环境中有机气体挥发物是非常重要的应用场景。

       二维过渡金属碳化物、氮化物（MXene）的化学式为M_n+1AX_n，其中M，A，X分别代表过渡金属、主族元素、碳或氮，n=1~3。MXene在催化（Chem 2019，5, 18–50），能源储存（Chem. Soc. Rev. 2019，48, 72–133.），生物医药（Adv. Sci. 2018，5, 1800518）上有广泛应用。MXene在气体传感领域展现出了应用能力（ACS Sens. 2019, 4, 1603–1611），但是MXene和过渡金属硫化物的复合材料在气体传感上的应用还没有太多研究。MXene和二维过渡金属硫化物材料都有非常有利的物理化学性质（比如，能带结构和纳米结构可调控），将MXene掺入二维过渡金属硫化物能够显著改善室温条件有机挥发物气体的传感性能。此外，目前大量的气体传感器器件通过手工方法制作，比如滴加（drop-casting）法，这对器件的大规模应用并无优势。作者认为通过喷墨（inkjet）方法是实现大量制备气体传感器件的好方法，并将喷墨方法应用于器件的制备中。

        美国普渡大学Stanciu Lia等报道合成了Ti₃C₂T_x和WSe₂的复合结构材料，并将其应用于有机挥发物气体的监测。这种复合材料能够提高响应/恢复速度，降低噪音，实现对多种有机挥发物测试。同时，这种复合材料提供了一种缓解MXene氧化，提高MXene稳定性的方法。这种复合结构材料展现了对含氧有机物的高响应能力。这篇报道对开发下一代可大量部署的（field-deployable）物联网传感器提供了积极作用。

本文要点：

（1）通过液相剥离方法分别对Ti₃C₂T_x(通过HF刻蚀，并使其携带正电荷)和WSe₂（通过CTAB作用剥离，并使其携带负电荷）进行剥离，混合后通过电荷相互作用，生成Ti₃C₂T_x/WSe₂复合结构。随后使用喷墨方法将复合材料制备成器件结构。Ti₃C₂T_x纳米片（nanosheet）能够有效的传递电荷，WSe₂纳米薄片（nanoflakes）表面具有大量空位并用来对有机气体吸附和进行反应。这种复合材料结构独特，具有大量的异质结界面，这对气体分子吸附作用非常有利。

（2）通过扫描电子显微镜表征了复合结构的结构和形貌，通过XPS表征了材料的元素化学价态（Ti 2p，O 1s，C 1s，W 4f）。和单独的Ti₃C₂T_x相比，复合结构材料对乙醇气体的响应值达到12倍，对1~40 ppm（百万分比浓度）的乙醇气体有很好的监测能力，并且具有快速响应和恢复时间，分别为9.7 s和6.6 s。

参考文献

Winston Yenyu Chen; Xiaofan Jiang; Sz-Nian Lai; Dimitrios Peroulis; Lia Stanciu*

Nanohybrids of a MXene and transition metal dichalcogenide for selective detection of volatile organic compounds,  Nat Commun 2020, 11, 1302.

DOI: 10.1038/s41467-020-15092-4

https://www.nature.com/articles/s41467-020-15092-4