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新型电子鼻问世,可“嗅出”挥发性有机化合物

Serena Xu

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当油漆稀释剂、油墨和粘合剂干燥冷却,它们就会释放挥发性有机化合物 (VOC),从而对人体健康构成极大威胁。二甲苯就是挥发性有机化合物的一种,它以三种异构体的形式存在,具有相同的元素,但排列方式略有不同。由于异构体非常相似,因此很难单独监测。

近日,一组研究人员表示,他们开发了一种带有多孔金属有机框架 (MOF) 薄膜的电子鼻(“e-nose”),可以准确区分二甲苯异构体混合物。

此前,研究人员使用气相色谱分析来识别三种形式的二甲苯。但是这个过程需要昂贵的大型仪器,而且分析时间很长。因此,Lars Heinke 及其同事想看看是否可以将 MOF 薄膜整合到简单、更快的传感器中,以分别检测和测量空气中每种异构体的存在。

为此,他们制备了六种不同的多孔 MOF 薄膜,已知它们可以吸附二甲苯异构体,并将它们应用于称为“电子鼻”阵列中的重力传感器中。

在最初的实验中,研究小组使用 MOF薄膜对邻二甲苯、间二甲苯和p-二甲苯进行了实验。然后,他们测试了电子鼻区分浓度为 10 ppm 和 100 ppm 的混合物中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暴露限值。

通过使用机器学习算法分析传感器阵列数据,该团队可以确定混合物的成分,10 ppm 混合物的准确度为 86%,100 ppm 混合物的准确度为 96%。

研究人员表示,在环境监测中,基于 MOF 的电子鼻是一种用于区分三种二甲苯形式的简单设备。

该研究论文题为“VOC Mixture Sensing with a MOF Film Sensor Array: Detection and Discrimination of Xylene Isomers and Their Ternary Blends”,已发表在ACS Sensors上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.2c00301


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