基于聚多巴胺纳米颗粒、埃洛石纳米管与Cu-MOF纳米片的薄膜纳米复合膜开发及其染料去除应用

【编辑推荐】针对环境中毒性气体与有害化学物质监测难题，研究人员系统综述了石墨烯衍生物（GQDs/GO/rGO）在化学电阻式气体传感器中的应用进展。文章阐明了材料独特的量子限域效应与表面功能化优势，揭示了其在室温检测NH3、H2S等气体中的高灵敏度机制，为柔性可穿戴传感技术提供新思路，发表于《Journal of Environmental Chemical Engineering》。

　　

在环境污染与健康安全日益受到关注的今天，毒性气体和有害化学物质的实时监测成为重大挑战。传统金属氧化物半导体（MOS）传感器虽成本低廉，但存在工作温度高（200-500^oC）、选择性差等缺陷。而碳基纳米材料因其独特的表面效应和室温响应特性，正掀起传感技术革命。韩国基础科学研究院（Korea Basic Science Institute）的Tae Hwan Oh团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表综述，系统解析了石墨烯衍生物在气体传感领域的突破性进展。

研究采用文献计量学方法，重点分析了三类材料：零维石墨烯量子点（GQDs）凭借量子限域效应和边缘活性位点，对NH₃检测限达0.5 ppm；二维氧化石墨烯（GO）通过表面羧基/羟基与极性气体分子（如H₂S）的强相互作用实现高选择性；而还原氧化石墨烯（rGO）因部分恢复的导电网络，在乙醇蒸汽检测中展现毫秒级响应速度。

GQDs基气体传感器进展
研究表明，氮掺杂GQDs对NO的灵敏度较未掺杂材料提升3倍，这归因于吡啶氮位点对气体分子的特异性吸附。通过溶剂热法合成的硫族元素修饰GQDs，更将丙酮检测下限推进至ppb级。

GO/rGO材料的气敏特性
GO的层间水分子可协同氧官能团增强NH₃吸附，而rGO与ZnO的异质结结构使H₂响应时间缩短至8秒。特别值得注意的是，三维多孔rGO泡沫通过物理吸附/化学吸附协同机制，实现了对乙醇蒸汽的线性响应（R²>0.99）。

讨论与挑战
尽管石墨烯衍生物在实验室规模表现优异，但实际应用中仍面临湿度干扰、长期稳定性等瓶颈。作者指出，通过原子层沉积（ALD）技术构建核壳结构、开发机器学习辅助的多参数传感阵列，是突破选择性困境的关键路径。

这项研究不仅为环境监测提供了新材料设计范式，其揭示的室温传感机制更推动了柔性电子皮肤的发展。正如文中所强调，将GQDs的荧光特性与GO的机械柔性结合，有望催生新一代自供电传感贴片，这对实现"双碳"目标下的污染实时管控具有战略意义。