Angew:酞菁2D-MOF极性分子传感
纳米技术 纳米 2021-05-26

二维共轭MOF(2D c-MOF)是一类新型电化学化学电阻传感器材料,但是2D c-MOF面临着难以实现快速响应/恢复,有鉴于此,德雷斯顿工业大学冯新亮、董人豪、Stefan C. B. Mannsfeld等首次报道了一种基于酞菁分子2D c-MOF薄膜,Ni2[MPc(NH)8],用于对水、有机挥发气体中的极性气体分子传感。作者展示了通过修饰脂肪烷基疏水结构界面,能够有效的降低测试气体扩散到MOF骨架结构中的占比,因此在湿度响应测试中有效改善了响应速率(从~50 s提高至~10 s)。在进行有机挥发性气体检测过程中,传感器表现了对气体表现极性选择性,其中对醇分子有响应,但是对极性较低的烷烃未见响应。

本文要点:

(1)

通过SiO2/Si基底的液体-固体界面上构建大面积(cm2)Ni2[MPc(NH)8] (M=Cu, Ni)的2D c-MOF薄膜结构,在空气气氛的2,3,9,10,16,17,23,24-八氨基酞菁金属盐、Ni(NO3)2、NH3·H2O、DMSO混合溶液中进行合成。在50~60 ℃中合成,薄膜的厚度能够在~500 nm和~70 nm之间调控。2D c-MOF薄膜的本征导电率达到0.3~0.6 S/cm,具有多孔结构。

(2)

作者发现十八烷基三甲氧基硅烷疏水结构修饰的Ni2[MPc(NH)8]展示了较好的乙醇检测性能,检测限高达10 ppm,响应/恢复时间分别达到36 s/13 s,这个结果比目前相关报道的MOF、导带聚合物、金属硫化物、黑磷等在室温条件中的传感性能更高。

(3)

本文研究为发展界面修饰的2D c-MOF用于高性能选择性化学电阻气体传感的前景。

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参考文献

Mingchao Wang, Zhe Zhang, Haixia Zhong, Xing Huang, Wei Li, Mike Hambsch, Panpan Zhang, Zhiyong Wang, Petko St. Petkov, Thomas Heine, Stefan C. B. Mannsfeld,* Xinliang Feng,* Renhao Dong,* Surface-Modified Phthalocyanine-Based Two-Dimensional Conjugated Metal-Organic Framework Films for Polarity-Selective Chemiresistive Sensing, Angew. Chem. Int. Ed. 2021

DOI: 10.1002/anie.202104461

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202104461


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