传感器是智能时代万物互联的桥梁，在智能家居、医疗健康、消费电子、环境、零售业务流和国防安全等领域都得到了广泛的应用。化学电阻型传感器因其工艺简单、易集成、可实时监测和广泛部署而得到越来越多的关注。而决定其传感性能核心的传感材料仍然是金属氧化物（MOs），然而MOs基传感器工作温度高，选择性差，尤其是比表面积小，导致用于检测痕量有毒气体时灵敏度低。金属有机框架（MOFs）具有较高的比表面积，同时易被功能基元修饰，可以选择性的预富集痕量气体。

近日，中国科学院福建物质结构研究所徐刚课题组与李春森课题组，北京理工大学王博课题组和京都大学北川进课题组组成合作团队，构建了一种以TiO₂纳米线阵列为核，微孔配位聚合物NH₂-MIL-125取向薄膜为鞘的核鞘阵列复合材料CSP (TiO₂，NH₂-MIL-125)来解决MOs基化学电阻型传感器室温检测痕量爆炸物选择性差，灵敏度低的瓶颈问题。

本文要点：

（1）采用两步籽晶协助溶剂热法，使MOF鞘层在TiO₂纳米线的两侧和顶部均沿002方向均匀连续生长，厚度可纳米级控制。该材料中独特的TiO₂/NH₂-MIL-125界面设计可以实现高效的光辅助气敏反应，而微孔薄膜鞘结构中的氨基官能团被设计用于与RDX形成特异性的相互作用，结合其微孔浓缩效应大幅度增强了对痕量RDX选择性富集效果。

（2）理论计算结果进一步显示该复合材料具有独特的可见光响应和能带匹配的协同界面，在MOF与TiO₂界面形成了Type II异质结，像“电子抽滤泵”一样，促进光生电子-空穴的分离，加快了电子从NH₂-MIL-125传输到TiO₂表面产生活性氧物种。

参考文献：

Wei-Hua Deng, Ming-Shui Yao, Min-Yi Zhang, Masahiko Tsujimoto, Kenichi Otake, Bo Wang*, Chun-Sen Li*, Gang Xu*, Susumu Kitagawa*, Non-contact real-time detection of trace nitro-explosives by MOF composites visible-light chemiresistor, National Science Review, 2022, https://doi.org/10.1093/nsr/nwac143

DOI：10.1093/nsr/nwac143

https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwac143/6648716