2022-06-13
 
“电子鼻”嗅出挥发性有机化合物(VOCs)的混合物
2022年06月13日   阅读量:116

“MOF薄膜传感器阵列对VOC混合物的传感:二甲苯异构体及其三元混合物的检测和鉴别”
ACS传感器

当油漆稀释剂、油墨和粘合剂干燥时,它们会释放出挥发性有机化合物(VOCs),这会对健康产生负面影响。通常,其中一种挥发性有机化合物是二甲苯,它以三种同分异构体的形式存在,元素相同,但排列略有不同。因为异构体非常相似,很难单独监测。现在,ACS传感器的研究人员开发了一种带有多孔金属有机骨架(MOF)薄膜的电鼻(“e鼻”),可以准确区分二甲苯异构体混合物。

二甲苯,有时被称为二甲苯,如果大量吸入或通过皮肤吸收,是有害的。每个异构体,邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯,在人类和其他哺乳动物中的相互作用不同,因此监测每个异构体的环境而不仅仅是它们的累积存在非常重要。此前,研究人员使用气相色谱分析法来确定二甲苯的三种形式。但这一过程需要昂贵的大型仪器,而且分析需要大量时间。因此,拉尔斯·海因克(LarsHeinke)及其同事想知道,MOF薄膜是否可以被整合到简单、快速的传感器中,以分别检测和测量空气中每种异构体的存在。

研究人员制备了六种已知能吸附二甲苯异构体的多孔MOF膜,并将其应用于一种称为“电子鼻”的重量传感器阵列中在最初的实验中,该团队表明MOF薄膜对邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯具有不同的敏感性。然后,他们测试了电子鼻在浓度为10 ppm和100 ppm的混合物中区分二甲苯异构体的能力,这是美国国家职业安全与健康研究所的接触限值。通过使用机器学习算法分析传感器阵列数据,团队可以确定混合物的组成,10 ppm混合物的准确率为86%,100 ppm混合物的准确率为96%。研究人员表示,基于MOF的电子鼻是一种简单的设备,用于在环境监测和健康诊断测试中区分三种形式的二甲苯。

作者感谢亚历山大·冯·洪堡基金会、中国奖学金委员会(CSC)和德意志基金会(Deutsche Forschungsgemeinschaft)的资助。

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