近日，華南師范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傳感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傳感。相關研究發表于《德國應用化學》。
作為一種新型的化學電阻型氣體傳感材料，二維（2D）納米材料已經廣泛應用于能量存儲、電催化、生物化學以及電子設備等領域。共價有機骨架（COFs）是一種通過共價鍵連接的結晶材料，具有高的穩定性、可設計的有機成分、規整的孔結構以及后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傳感應用的開發。鑒于2D材料在氣體傳感中的優勢，將COF材料制成2D納米結構是一種可行的策略，可以充分利用其有利的特性并改善傳感性能。
團隊報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，使超薄納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，有效實現傳感性能的改善。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，團隊通過密度泛函計算以及原位紅外表征對傳感機理進行深入研究，揭示了鈷卟啉中心的重要作用，提出其可能的二氧化氮傳感作用機理。
該工作克服了用于化學電阻氣體傳感的傳統2D材料的表面化學惰性，合成了一系列基于COF的后修飾的2D納米材料，為設計更多具有豐富表面化學性質的2D傳感材料提供新途徑。（記者朱漢斌）
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https://doi.org/10.1002/anie.202115308
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