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渥太華大學Adina Luican-Mayer等--用于揮發性有機化合物選擇性傳感的功能化石墨烯化學電阻器陣列
       揮發性有機化合物(VOCs)的實時檢測因其在環境監測和呼吸疾病檢測中的重要性而備受關注。然而,在小型氣體傳感器中選擇性檢測VOCs仍然是一個挑戰。在這里,我們展示了酞菁(Pc)官能化石墨烯化學電阻器的VOC傳感性能,該性能得到了Pc VOC相互作用的理論預測的支持。用不同的沉積參數對Pc功能化(有金屬化和無金屬化)進行了參數化研究,以探索作為基底覆蓋率函數的對VOCs氣體傳感響應的影響。收集傳感數據以建立各種揮發性有機化合物的指紋特征。當將VOCs組合到用丙酮、乙醇、甲醛和甲苯測試的氣體傳感器陣列中時,通過成功地將VOCs彼此區分,顯示出選擇性的提高。

 
圖1. 通過DFT計算,優化了被測分析物和Pc分子之間的幾何結構和相應的衍生相互作用能。復合物的側視圖和俯視圖:(a,b)丙酮–CuPc,(c,d)乙醇–CuPc,(e,f)甲醛–CuP,(g,h)甲苯–CuP,(i,j)丙酮–MFPc。

 
圖2:用CuPc(頂部)和MFPc(底部)功能化的石墨烯表面在不同表面覆蓋率下的AFM形貌圖。(a) CuPc_C1:22%,(b)CuPc_C2:37%,(c)CuPc_C3:69%。

 
圖3.來自(a)丙酮、(b)乙醇、(c)甲醛和(d)甲苯蒸汽的一個裸石墨烯傳感器和10個功能化石墨烯傳感器的指紋響應信號。響應(%/ppm)顯示分析物不同濃度下每1ppm信號的變化。

 
圖4.(a) 包含石墨烯傳感器、MFPc_C5傳感器和CuPc_C5傳感器的傳感器陣列的示意圖,以及(b)當暴露于丙酮、乙醇、甲醛和甲苯時陣列的傳感響應。星形表示如(a)所示的傳感器陣列的響應,而條形表示如圖3所示獲得的石墨烯、MFPc C5和CuPc C5的響應。
 
        相關研究成果由渥太華大學Adina Luican-Mayer等人2023年發表在ACS Applied Electronic Materials(https://doi.org/10.1021/acsaelm.2c01544)上。原文:Arrays of Functionalized Graphene Chemiresistors for Selective Sensing of Volatile Organic Compounds。

轉自《石墨烯研究》公眾號
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