當(dāng)油漆稀釋劑、油墨和粘合劑干燥冷卻，它們就會釋放揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOC)，從而對人體健康構(gòu)成極大威脅。二甲苯就是揮發(fā)性有機(jī)化合物的一種，它以三種異構(gòu)體的形式存在，具有相同的元素，但排列方式略有不同。由于異構(gòu)體非常相似，因此很難單獨監(jiān)測。
近日，一組研究人員表示，他們開發(fā)了一種帶有多孔金屬有機(jī)框架 (MOF) 薄膜的電子鼻（“e-nose”），可以準(zhǔn)確區(qū)分二甲苯異構(gòu)體混合物。
此前，研究人員使用氣相色譜分析來識別三種形式的二甲苯。但是這個過程需要昂貴的大型儀器，而且分析時間很長。因此，Lars Heinke 及其同事想看看是否可以將 MOF 薄膜整合到簡單、更快的傳感器中，以分別檢測和測量空氣中每種異構(gòu)體的存在。
為此，他們制備了六種不同的多孔 MOF 薄膜，已知它們可以吸附二甲苯異構(gòu)體，并將它們應(yīng)用于稱為“電子鼻”陣列中的重力傳感器中。
在最初的實驗中，研究小組使用 MOF薄膜對鄰二甲苯、間二甲苯和p-二甲苯進(jìn)行了實驗。然后，他們測試了電子鼻區(qū)分濃度為 10 ppm 和 100 ppm 的混合物中二甲苯異構(gòu)體的能力，這是美國國家職業(yè)安全與健康研究所的暴露限值。
通過使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析傳感器陣列數(shù)據(jù)，該團(tuán)隊可以確定混合物的成分，10 ppm 混合物的準(zhǔn)確度為 86%，100 ppm 混合物的準(zhǔn)確度為 96%。
研究人員表示，在環(huán)境監(jiān)測中，基于 MOF 的電子鼻是一種用于區(qū)分三種二甲苯形式的簡單設(shè)備。
(相關(guān)資料圖)
該研究論文題為“VOC Mixture Sensing with a MOF Film Sensor Array: Detection and Discrimination of Xylene Isomers and Their Ternary Blends”，已發(fā)表在ACS Sensors上。
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