新型碳纳米管气体传感器，提供前所未有的VOC检测精度
2025-07-05 14:48:02 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
研究人员开发了一种新型气体传感器，该传感器基于力学互锁分子（MINT）功能化的碳纳米管（CNT），在检测和区分挥发性有机化合物（VOCs）方面展现了前所未有的精度。
据麦姆斯咨询报道，西班牙马德里纳米科学研究所（IMDEA Nanociencia）和意大利圣心天主教大学（Università Cattolica del Sacro Cuore）的科研团队开发了一种新型气体传感器，该传感器基于力学互锁分子（MINT）功能化的碳纳米管（CNT），在检测和区分挥发性有机化合物（VOCs）方面展现了前所未有的精度。
基于MINT功能化碳纳米管的气体传感器
这种“电子鼻”由定制的化学电阻阵列组成，可在室温下感测氨气、二氧化氮或丙酮蒸气，为低功耗环境监测和可穿戴呼吸诊断铺平了道路。相关研究成果已发表于American Chemical Society期刊。
单壁碳纳米管因其高表面积而成为理想的传感材料，但它们极高的灵敏度长期以来都伴随着一个缺点：选择性差。为了解决这个问题，研究人员通过在碳纳米管上“穿戴”环状分子来提高它们区分化学物质的能力。
这些碳纳米管的衍生物，被称为MINT-CNT，提供了一种在不改变碳纳米管固有结构的情况下引入化学功能的有效方法。
基于MINT的化学电阻器对目标气体（包括氨气、乙醇、异丙醇、苯、二氧化氮、丙酮和次氯酸钠）的响应显著优于未改性的碳纳米管，即使在低浓度（10–200 ppm）下也是如此。研究人员证明了它们的检测限低于几十ppb。
组装成阵列后，这些气体传感器可以表现得像一个人工嗅觉系统，对于存在潜在干扰的情况，也能选择性地识别特定分析物。例如，能够成功从多种气体中区分出氨气。其中，一种优化的传感器仅通过减少薄膜厚度，就显示出高达10倍的更高灵敏度和更快的响应时间。
这项研究提出了一种概念验证电子鼻，不仅展示了基于MINT的碳纳米管气体传感器在复杂气体检测方面的强大能力，还突出了它们的可定制性。通过合成控制互锁分子的结构，研究人员可以精细调节传感器的特性，为智能化、选择性、可扩展电子鼻的设计开辟了新前沿。
论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c07781
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