新型离子-电子杂化多孔导体构建的超灵敏柔性化学传感器及其在氨气检测中的应用

　　为解决高湿度环境下氨气(NH3)检测的临床诊断难题，研究人员开发了基于离子导电金属有机框架(Zn3(HITP)2)与π共轭聚合物(DPP-DTT)的新型混合离子-电子导体(MIECs)。该传感器在30mV超低工作电压下实现2.3ppb检测限，兼具双功能识别能力，为智能柔性气体传感器提供了创新解决方案。

　　

人工智能与工业物联网的快速发展为柔性智能气体传感器带来了新机遇。氢氧化铵作为重要工业原料，其检测对生态环境和健康监护至关重要。研究团队创新性地采用液-液界面自组装策略，将离子导电的金属有机框架Zn₃(HITP)₂与电子导电的π共轭聚合物DPP-DTT复合，成功构建了具有多孔结构的混合离子-电子导体(MIECs)。这种新型传感器展现出卓越性能：无需加热即可实现200ppb检测限，理论检测下限达2.3ppb，响应速度快且具有独特选择性。更引人注目的是，得益于独特的电子-离子耦合效应，器件可在30mV超低电压下工作，并在95%超高湿度环境中保持稳定检测能力。研究还证实该传感器具备双功能识别能力，可区分氢氧化铵与NH₃分子。通过集成微型化柔性传感器与智能手机无线连接系统，实现了实时监测演示。密度泛函理论(DFT)计算揭示，在H₂O分子存在下，材料对NH₃具有强吸附作用，这为理解其高灵敏度机制提供了理论基础。该研究为哮喘、肾病等疾病的呼气诊断提供了新型传感材料选择。