近日，華南師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授蘭亞乾團(tuán)隊(duì)聯(lián)合福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所研究員徐剛在化學(xué)電阻型氣體傳感應(yīng)用研究中取得重要進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)室溫下對(duì)NO₂的高靈敏度和特異性傳感。相關(guān)研究發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》。蘭亞乾、陳宜法和徐剛為該論文共同通訊作者，華南師范大學(xué)為完成單位。

二維（2D）納米材料，如石墨烯、金屬氧化物、磷烯、MXenes和其它2D化合物，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于能量存儲(chǔ)，電催化，生物化學(xué)以及電子設(shè)備等領(lǐng)域。近年來，二維納米材料作為一種新型的化學(xué)電阻型氣體傳感材料引起科學(xué)家的重視。共價(jià)有機(jī)骨架（COFs）是一種通過共價(jià)鍵連接的結(jié)晶材料，具有高的穩(wěn)定性、可設(shè)計(jì)的有機(jī)成分、規(guī)整的孔結(jié)構(gòu)以及后改性的活性位點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)。這些特征在傳統(tǒng)的氣體傳感材料中很少觀察到，非常適合應(yīng)用于氣體傳感。然而，大多數(shù)COF為不規(guī)則的微晶，極大的限制了材料在氣體傳感應(yīng)用的開發(fā)。鑒于2D材料在氣體傳感中的優(yōu)勢，將COF材料制成2D納米結(jié)構(gòu)是一種可行的策略，可以充分利用其有利的特性并改善傳感性能。

華南師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授蘭亞乾、副教授陳宜法聯(lián)合福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所研究員徐剛報(bào)道了一種基于非線性配體的COF 2D納米片材料。這種由非線性橋聯(lián)配體和卟啉組分組裝的COF材料，大大降低了層間應(yīng)力，使超薄納米片的直接合成成為可能。預(yù)先設(shè)計(jì)的卟啉環(huán)可作為其表面可修飾的位置進(jìn)行后金屬化，有效的實(shí)現(xiàn)傳感性能的改善。金屬化的Co-TPCOF對(duì)NO₂表現(xiàn)出高度的特異性，是已報(bào)道的2D材料和COF材料中靈敏度的材料之一，具有6.8 ppb的超低檢測限以及快速的響應(yīng)速度。

此外，通過密度泛函（DFT）計(jì)算以及原位紅外表征對(duì)傳感機(jī)理進(jìn)行了深入的研究，揭示了鈷卟啉中心的重要作用，提出其可能的NO₂傳感作用機(jī)理。該工作克服了用于化學(xué)電阻氣體傳感的傳統(tǒng)2D材料的表面化學(xué)惰性，合成了一系列基于COF的后修飾的2D納米材料，有效的改善了材料的傳感性能，實(shí)現(xiàn)室溫下對(duì)NO₂的高靈敏度和特異性傳感。

該項(xiàng)研究將為設(shè)計(jì)更多具有豐富表面化學(xué)性質(zhì)的2D傳感材料提供新的途徑。

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