结构诱导的选择性氧化共价有机框架纳米纤维用于先进的传感应用:一个实验和密度功能理论研究研究

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术纳米技术
• 化学传感器 化学传感器

背景情况:

• 性有机框架 (COF) 是具有可调节性质的晶体多孔聚合物.
• 乙二胺 (EDA) 是一种有害化学物质,需要敏感的检测方法.
• 开发针对挥发性有机化合物的选择性和稳定的传感器仍然是一个挑战.

研究的目的:

• 为了合理设计和合成基功能化COF纳米纤维 (HO-COFs),以增强化学传感.
• 调查影响传感器灵敏度和对EDA的选择性的结构-属性关系.
• 为了评估HO-COF纳米纤维作为石英晶微平衡 (QCM) 传感器用于EDA蒸汽的性能.

主要方法:

• 可扩展的溶热合成PyTA-2,3-NA(OH) ₂和PyTA-2,6-NA(OH) ₂的HO-COFs.
• 基于纳米纤维的HO-COF QCM传感器的制造.
• 使用各种化学分析技术和密度函数理论 (DFT) 计算进行表征.
• 气体传感性能评估,包括灵敏度,选择性,检测极限和稳定性测试.

主要成果:

• 与PyTA-2,6-NA(OH) ₂相比,HO-COF表现出更高的水友性和对EDA的敏感性是PyTA-2,6-NA(OH) ₂的1.6倍.
• 传感器表现出快速响应,通过键对EDA具有显著的选择性,以及低检测极限 (2.9ppm).
• 在暴露于EDA时,HO-COFs显示颜色变化,在6个月内具有很高的稳定性,并遵循伪第一阶吸附动力模型.
• DFT计算证实了PyTA-2,3-NA(OH) ₂和EDA的NH₂组之间的邻近基组之间的强键相互作用.

结论:

• 在HO-COF纳米纤维中基组的排列显著影响EDA传感性能.
• 具有邻近基组的PyTA-2,3-NA(OH) ₂HO-COF是选择性和敏感EDA检测的有希望的材料.
• 开发的HO-COF纳米纤维传感器显示了对监测有害EDA蒸汽的实际应用的潜力.