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目前，常用生物醫學方法檢測VOCs主要采用昂貴的大型儀器，嚴重限制了其廣泛的實際應用。鑒于此，河北工業 大學材料科學與工程學院苑文靜副研究員、殷福星教授團隊研發出一種基于三維Mxene框架（3D-M）的高性能柔性VOCs化學電阻型傳感器，可在室溫下檢測極寬濃度范圍的VOCs。相關研究成果以“A flexible VOCs sensor based on a 3D Mxene framework with a high sensing performance”為題，近期發表于Journal of Materials Chemistry A。
揮發性有機化合物（VOCs）在日常的生活、工作、及工廠作業等環境中無處不在，此外，患有一些疾病如糖尿病的病人在呼吸過程中也會呼出丙酮等有機氣體。然而目前廣泛研究的VOC傳感材料主要集中于金屬氧化物半導體（MOS），該類材料在傳感過程中通常需要100℃以上的工作溫度，不僅能耗高，同時也會帶來安全隱患。
Mxene作為一種新興的二維前過渡金屬碳化物/氮化物，具備高比表面積、本征金屬電導率和良好的穩定性，是一種優異的氣體傳感材料。該研究通過靜電紡絲技術在叉指電極表面制備帶有正電荷的聚合物三維纖維骨架，利用靜電作用將表面帶有負電的Mxene片層組裝在三維骨架間表面，形成3D-M。三維聚合物結構可提供高度互連的多孔結構，有利于有機氣體分子的擴散，吸附和脫附。此外，由于Mxene表面具有豐富的–OH, –O, –F等官能團，主元素與表面修飾元素原子個數比 [（C+Ti）/（O + F）]為2.53，豐富的修飾官能團可進一步為氣體分子提供活性吸附位點。同時，通過自組裝技術可獲得極薄（單層或寡層）的Mxene傳感層，具有更大的比表面積，可以有效的使活性吸附位點全部都暴露出來。
該傳感器可以在室溫下連續工作，對微量極性有機氣體（丙酮、甲醇和乙醇）具有高靈敏度 （0.10——0.17 ppm-1），低檢測限 （50 ppb），快速響應和脫附速率 （小于2 min），極寬的傳感范圍 （從ppb級別至飽和蒸氣），以及良好的重復性和可靠性。同時，該傳感器可在室溫條件操控和使用，并具有良好的柔性，有望集成于便攜式可穿戴設備。
總結與展望：采用一種簡便可行的方法，開發了一種高效的柔性VOCs傳感器，可用于檢測微量揮發性有機氣體。對丙酮、乙醇、甲醇同時具有優異的傳感性能，具備良好的實用性和可靠性。同時，該傳感器可在室溫下進行工作，為開發實用的可穿戴VOCs傳感器提供了廣闊的前景。該研究項目得到了國家自然科學基金 （No. 51702084） 的資助。
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