BF2-修饰后的钴-卟啉共价有机框架用于高效特异性检测NH3

《ACS Sensors》：BF2-Postmodified Cobalt–Porphyrin Covalent Organic Framework for High-Performance Specific Detection of NH3

开发高灵敏度氨气传感器，采用CoTAPP和DTA合成的COF-CoDT-BF2材料，通过BF2基团构建供体-受体界面增强电荷传输和NH3吸附，同时作为次级活性位点协同吸附，并实现湿度耐受性。密度泛函理论计算证实双吸附电子转移机制，原位光谱显示可逆吸附动态。该材料为多功能传感材料设计提供新范式。

　　

开发高性能氨（NH₃）传感器对环境和工业安全至关重要；然而，传统的化学电阻材料在灵敏度和湿度干扰方面存在挑战。本研究提出了一种共价有机框架，该框架由Co-5,10,15,20-四（4-氨基苯基）（CoTAPP）和2,5-二羟基对苯二醛（DTA）合成，并通过引入缺电子的BF₂基团（COF-CoDT-BF₂）进行修饰，以克服这些限制。首先，在钴卟啉和BF₂基团之间构建供体-受体界面，增强了电荷传输能力，并调节了钴位点的电子密度，从而优化了NH₃的吸附性能。此外，BF₂基团作为次级活性位点，协同增强了NH₃的吸附稳定性。通过引入BF₂基团实现疏水化改造，使得传感器能够在0–98%的相对湿度范围内稳定工作，克服了传统化学电阻气体传感器（CGSs）所面临的水分竞争效应。优化的基于COF-CoDT-BF₂的CGSs达到了创纪录的灵敏度（722.3% ppm^–1）、亚ppb级的检测限（0.9 ppb）、优异的环境耐受性和稳定性。密度泛函理论计算证实了这种双吸附-电荷转移机制，而原位光谱分析揭示了NH₃的可逆吸附动态。这种分子工程策略为设计多功能传感材料提供了范例，为精准农业和食品安全检测中的智能气体监测系统奠定了基础。