（記者朱漢斌）近日，華南師範大學化學學院教授蘭亞乾團隊聯合中國科學院福建物質結構研究所研究員徐剛在化學電阻型氣體感測應用研究中取得重要進展，實現室溫下對二氧化氮的高靈敏度和特異性感測。相關研究發表於《德國應用化學》。
作為一種新型的化學電阻型氣體感測材料，二維（2D）奈米材料已經廣泛應用於能量儲存、電催化、生物化學以及電子裝置等領域。共價有機骨架（COFs）是一種透過共價鍵連線的結晶材料，具有高的穩定性、可設計的有機成分、規整的孔結構以及後改性的活性位點等優點。然而，大多數COF為不規則的微晶，極大限制了材料在氣體感測應用的開發。鑑於2D材料在氣體感測中的優勢，將COF材料製成2D奈米結構是一種可行的策略，可以充分利用其有利的特性並改善感測效能。
團隊報道了一種基於非線性配體的COF 2D奈米片材料。這種由非線性橋聯配體和卟啉組分組裝的COF材料，大大降低了層間應力，使超薄奈米片的直接合成成為可能。預先設計的卟啉環可作為其表面可修飾的位置進行金屬負載，有效實現感測效能的改善。金屬化的Co-TPCOF對二氧化氮表現出高度的特異性，是已報道的2D材料和COF材料中靈敏度最高的材料之一，具有6.8ppb的超低檢測限以及快速的響應速度。此外，團隊透過密度泛函計算以及原位紅外表徵對感測機理進行深入研究，揭示了鈷卟啉中心的重要作用，提出其可能的二氧化氮感測作用機理。
該工作克服了用於化學電阻氣體感測的傳統2D材料的表面化學惰性，合成了一系列基於COF的後修飾的2D奈米材料，為設計更多具有豐富表面化學性質的2D感測材料提供新途徑。
來源： 中國科學報
