植物在生长过程中会释放乙烯分子，因此通过对乙烯的检测能够对植物的生长健康情况进行监测。目前，对痕量乙烯的实时监测目前还难以实现。麻省理工学院Swager教授报道了化学修饰的单壁碳纳米管材料在对ppb浓度乙烯的检测中的应用。由于乙烯官能团能够发生Wacker氧化反应，通过催化剂中Pd(II)-Pd(0)之间的催化循环过程，实现了碳纳米管导电性的变化。通过对碳纳米管修饰吡啶官能团，实现了碳纳米管的n型修饰，提高了碳纳米管对乙烯的响应信号。并将其用于红色康乃馨，紫色桔梗成熟过程的检测。

本文要点：

（1）反应中使用低挥发性溶剂^tBuOH/MeNO₂防止挥发，加入ⁿBu₄N[NO₂]用于代替AgNO₂实现更高的溶解性/均一性。将Wacker反应的收率与乙烯响应情况进行对比。通过将器件放置在50 ppm乙烯气氛中1 min，进行电导率的测试。通过1H NMR对反应结果进行测试，发现乙烯反应后生成乙醛。控制实验条件对检测反应机理进行表征。

（2）分别对0.5~50 ppm的乙烯气体进行检测，发现基于Wacker反应的检测能够实现对气体浓度的线性变化。对检测器的长时间工作性能进行表征，发现16天后，器件仍能够实现正常工作，并且器件的检测性能得以保持（检测温度为4 ℃）。对气体选择性进行测试，发现基于Wacker反应的器件对大多数气体没有反应（丙酮，己烷，THF，甲醇，CHCl₃，乙醇，乙酸乙酯，甲苯等），对乙腈有较弱的响应，对乙烯的响应较高。将器件应用于红色康乃馨，紫色桔梗成熟过程的检测。

参考文献

Darryl Fong; Shao-Xiong Luo; Rafaela S. Andre; Timothy M. Swager*

Trace Ethylene Sensing via Wacker Oxidation, ACS Cent. Sci. 2020，

DOI: 10.1021/acscentsci.0c00022

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscentsci.0c00022

作者介绍

Timothy M. Swager是国际著名的胶体化学和高分子化学家，也是化学传感器领域的先驱人物之一。他是麻省理工学院化学系教授，同时任技术创新中心主任。目前，他已经发表了450多篇高质量论文和90多项专利，所获荣誉包括莱纳斯·鲍林奖章、麻省理工学院发明和创新勒梅尔森奖、美国化学学会创意发明奖和卡尔·马佛尔创意高分子化学奖(ACS)等。