Chem. Eur. J. :基于金属-有机框架(MOF)的苯蒸汽传感器

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苯作为石油化工的基本原料之一,已广泛应用于油漆、涂料、润滑剂的制备中。然而,即使在低浓度苯蒸汽下也易诱发白血病,严重危害人体健康。当前,世界卫生组织国际癌症研究机构(IARC)将苯定义为Ⅰ类致癌物。因此,对苯蒸汽进行检测具有重要的意义。作为一种新型的功能性多孔材料,金属-有机框架(MOF)通过吸附目标分子并将其转化为其他信号,被认为是一种极具发展潜力的传感器。


五邑大学莫宗文课题组在之前的研究工作基础上(Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202303500)总结了近年来MOF在苯蒸汽传感中应用的现状,详细探讨了多种基于MOF的苯蒸汽检测传感器所面临的挑战及其用于室内苯蒸汽检测的潜力。首先根据MOF吸附苯蒸汽后的信号变化(荧光、电导率、质量或颜色等)对现有MOF基苯蒸汽检测传感器进行分类总结,随后介绍了MOF类传感器在苯蒸汽传感领域的最新进展。同时,分析了影响这类苯蒸汽传感器传感性能的因素(主要包括苯分子与主框架之间的超分子相互作用、孔径大小/形状和结构柔性)。最后探讨了不同传感机制MOF的传感器在实际室内苯蒸汽检测方面所面临的挑战与优势,并展望了这类传感器的发展方向(即快速、价格低廉、简便的实现室内苯蒸汽的可视化检测)。



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图1. MOF基苯蒸汽传感器的传感机理示意图。

作为一种新型的苯蒸汽传感器,基于MOF的传感器仍面临着一系列挑战。首先,尽管当前已经实现了低浓度苯蒸汽检测,但这些检测大部分都依赖在复杂昂贵设备的基础上进行,对于在实际室内快速方便的检测苯蒸汽浓度仍是巨大的挑战。其次,由于芳香烃具有相似的化学性质,在其他芳香烃存在的情况下,这类传感器很难实现对苯蒸汽的高选择性检测。与此同时,工作环境的相对湿度对传感性能也存在一定影响,这使得MOF基传感器在实际应用仍存在一定的局限性。最后,本文通过总结及讨论,对未来设计MOF基苯蒸汽传感器的设计提出了一些见解。

文信息

Metal-Organic Framework Based Sensors for Benzene Vapor

Wen-Bin Li, Gang Liang, De-Jian Chen, Jia-Wen Ye, Jie-Wei Liu, Jing Li, Huai-Yu Shao, Zong-Wen Mo, Xiao-Ming Chen


Chemistry – A European Journal 

DOI: 10.1002/chem.202304334


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