Page 55 - 《精细化工》2020年第2期

第 2 期 郝肖柯，等: 基于 MOFs 材料的酸性气体传感器应用研究进展 ·257·

积分数的甲醛（CH 2 O）、NH 3 、C 2 H 6 O、C 3 H 6 O、苯 界面上 n-n 异质结的形成（异质结通常形成于不同
（C 6 H 6 ）、H 2 S，如图 11c 所示，说明了其对 NO 2 具 金属氧化物的界面上，可以有效地加速不同粒子间
有较高的选择性。而增强的 NO 2 传感性能主要归因 的电子转移，从而加快传感器的响应速度 [39-40] ），且
于增大的表面积和 In 2 O 3 空心微管与 MoS 2 纳米粒子 改性后 MoS 2 边缘位点得到了充分暴露。

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图 11 制备 In 2 O 3 空心微管的示意图（a）；在 25 ℃下，In 2 O 3 /MoS 2 复合和单个 In 2 O 3 传感器对不同体积分数（×10 ）
的 NO 2 的响应（b）和对各种分析气体的响应（c） [38]
Fig. 11 Preparation process of In 2 O 3 hollow microtubes (a), responses of In 2 O 3 /MoS 2 composite and individual In 2 O 3 sensor
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toward various volume fractions (×10 ) of NO 2 at 25 ℃(b) and responses of sensor to various analytes (c) [38]

这些研究进一步证明了 MOFs 和其他传感性能 材料的合成耗时较长，且有些 MOFs 的有机配体来
良好的功能材料复合，也可以有效地提高化学电阻 源不易、价格昂贵，这限制了其大规模制备；（2）
传感器的传感性能。主要原因为：（1）不同尺寸的 修饰改性后的 MOFs 材料对气体的吸附机理发生了
规则孔和通道以及 MOFs 的大表面积使其成为构建 本质变化，其再生条件和再生能力也会显著变化，
复合材料的理想平台；（2）MOFs 中的孔隙空间为 如脱附困难等，这直接影响了其经济效益 [42] ；（3）
引入功能性客体以获得综合性能提供了先天条件； MOFs 的热稳定性和化学稳定性通常较差，这在很
（3）MOFs 与其他功能材料的可控集成通常产生具 大程度上限制了其在实际中的应用，尽管已经开发
有新性能或集体性能的多功能复合材料，其性能优 出一些具有很高化学稳定性和热稳定性的 MOFs，
于单个组分的简单物理混合物，这是因为，多个功 但在强酸性或碱性条件下，MOFs 的稳定性仍有待
能位点经常协同工作；（4）MOFs 中的规则通道可 提高；（4）许多 MOFs 及其衍生材料的构建合成还很
以促进物质的迁移，MOFs 的局部封闭环境可以为 难达到精准的控制，对自组装机理的认识比较有限。
活性物种提供稳定的环境 [41] 。
以上研究表明，相较于单一 MOFs，有些 MOFs 4 结语与展望
复合材料是可以同时高选择性检测多种气体的。
MOFs 材料超高的比表面积、大的孔隙率、可
3 MOFs 酸性气体传感器面临的挑战 调的孔尺寸、丰富可调的结构、多样的孔道、多配
位活性位点等优良特性为化学气体传感器提供了更
经过几十年的发展，MOFs 材料的相关研究取 多的优势和可能性。将其以纯 MOFs、MOFs 膜、
得了很大的进展，但仍存在许多问题：（1）MOFs MOFs 衍生物等多种形式引入传感层，通过调节孔