MOF可以感知和分类麻烦的气体

从宇航员和潜艇艇员到矿工和救援人员，在小型封闭空间内操作的人需要良好的空气质量才能安全有效地工作。现在由KAUST团队开发的电子传感器可以同时检测至少三个对监测很重要的关键参数，以确保人体的舒适性和安全性。

这些新传感器使用氟化金属有机框架(MOF)作为传感层。MOF是多孔材料，包括由小有机分子接头保持在一起的规则排列的金属原子，以形成重复的笼状结构。KAUST的Mohamed Eddaoudi领导了两项关于传感器功效的研究，他解释说，通过改变金属和有机成分，MOF可以适用于从气体分离和储存到催化和传感的各种应用。

“很多人都试图开发出简单，高效，低成本的SO2，CO2和H2O传感器而没有成功，”来自Eddoudi实验室的研究人员Mohamed Rachid Tchalala，Youssef Belmabkhout和Prashant Bhatt说道。

Eddaoudi小组采取的方法是开发氟化MOF，Belmabkhout和Tchalala作为这些气体的传感器材料进行了测试。这些最先进材料的测试是与Khaled Nabil Salama及其团队合作完成的。

第一项研究显示传感器如何测量二氧化碳浓度和空气中的湿度水平。虽然对相同氟化MOF的第二项研究表明它可以检测有害和腐蚀性气体二氧化硫，甚至可以选择性地将其从动力装置烟道气中除去。

“二氧化硫的痕迹总是存在于工厂和发电厂产生的烟气中，二氧化硫可以毒害开发的二氧化碳捕集和储存二氧化碳的物质，”Belmabkhout和Bhatt说。“AlFFIVE-1-Ni能够以比CO2高66倍的亲和力吸收SO2，同时对SO2暴露具有良好的稳定性。”

MOF还可以与两个简单，低成本的高灵敏度传感器平台一起使用。涂有薄膜或MOF薄膜的石英晶体微量天平(QCM)传感器通过吸收SO2或水和CO2来检测质量变化。类似地，MOF涂覆的交叉指型电极传感器检测到电子特性随着水和CO 2的吸收而发生变化。

研究小组表示，两种传感器平台都可以监测真实大气条件下的水分和二氧化碳水平。“信号根据二氧化碳浓度，湿度水平和两者的混合物进行校准，”Tchalala解释道。基于QCM的传感器还可以检测空气中的SO2，其浓度仅为百万分之25。

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