双金属MOF衍生的多孔In2 O3 /Bi2 O3 中空纳米管实现ppb级n-丙醇的高灵敏快速检测及其肺癌诊断应用

为解决肺癌早期诊断中侵入性检测方法的局限性，研究人员通过双金属MOF模板法合成In2 O3 /Bi2 O3 中空纳米管传感器，实现了50 ppb超低检测限、174高响应值（100 ppm）及1 s/137 s快速响应/恢复时间，其性能较纯In2 O3 提升4.14倍，为肺癌呼气标志物n-丙醇的非侵入检测提供新策略。

　　

肺癌作为全球死亡率最高的恶性肿瘤之一，其早期诊断一直是临床难题。传统活检和影像学检查存在创伤大、成本高等缺点，而呼气分析因能捕获肺癌特异性挥发性标志物（如n-丙醇）备受关注。然而，现有半导体气体传感器普遍面临检测限高、响应慢等问题。针对这一挑战，中国研究人员在《Journal of Alloys and Compounds》发表创新成果，通过双金属MOF模板策略开发出高性能In₂
O₃
/Bi₂
O₃
传感器，为肺癌无创筛查提供新工具。

研究团队采用溶剂热法合成In/Bi双金属MIL前驱体，经热分解获得中空六方纳米管复合结构。通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）表征材料特性，并系统测试了不同n-丙醇浓度下的气敏性能。

材料表征
XRD分析显示复合材料成功形成立方相In₂
O₃
（JCPDS 71-2194）和单斜相Bi₂
O₃
（JCPDS 41-1449），TEM证实材料具有多孔中空结构，比表面积达89.6 m²
/g，为气体吸附提供丰富活性位点。

气敏性能
In₂
O₃
/Bi₂
O₃
-2传感器在147°C展现最佳性能：对50 ppb n-丙醇响应值达1.68，100 ppm时提升至174（纯In₂
O₃
的4.14倍），且具备1秒超快响应和137秒恢复时间。长期测试30天后信号衰减仅2.3%，对乙醇、丙酮等干扰气体的选择性比达5.8-12.6。

机理分析
性能提升源于三重效应：①中空结构促进气体扩散；②p型Bi₂
O₃
与n型In₂
O₃
形成界面异质结，拓宽电子耗尽层；③双金属协同效应优化氧吸附能力。

该研究不仅为MOF衍生材料设计提供新思路，更推动呼气分析技术向ppb级检测迈进。通过将材料创新与临床需求结合，为肺癌早期诊断提供兼具高灵敏度、快速响应和稳定性的解决方案，对实现癌症"早发现、早治疗"具有重要实践意义。