基于SIFSIX-1-Cu定向有序互联纳米通道的微波传感器：高性能SO2检测技术革新

本文推荐一种基于金属有机框架（MOF）材料SIFSIX-1-Cu的新型微波气体传感器（MGS），通过定向有序互联纳米通道设计，结合微波电路监测气体吸附引起的电磁参数变化，实现了室温下SO2的高灵敏度（8.9 ppb检测限）、高选择性（SO2/CO2选择性系数>11.87）检测，突破传统传感材料导电性限制，为大气污染物监测提供创新解决方案。

　　

Highlight

SO₂作为一种具有刺激性气味的毒性气体，对生态系统和人类健康构成严重威胁。根据美国职业安全与健康管理局（OSHA）标准，其短期和长期暴露限值分别为5 ppm和2 ppm，环境允许浓度仅为0.25 ppm。鉴于SO₂的低暴露阈值和强腐蚀性，开发可靠便捷的气体传感器对实现其精准、稳定、选择性检测具有重要意义。

材料表征

SIFSIX-1-Cu的X射线衍射（XRD）图谱显示（图2a），在2θ=7.96°、11.26°、15.94°处的特征衍射峰分别对应其（100）、（110）、（200）晶面。其中（200）和（110）晶面衍射峰强度显著高于理论值，表明晶体沿[100]和[110]方向存在择优取向生长。这种独特的晶体排列形成了定向有序的互联纳米通道网络。

结论

本研究基于具有定向有序互联纳米通道的SIFSIX-1-Cu，设计开发了半模基片集成波导（HMSIW）微波气体传感器。其孔道结构创造了低阻力扩散路径，显著缩短气体迁移距离；SiF₆^2?与SO₂（S^δ???F^δ?）的强静电作用，以及吡啶氮（pyri-N^δ?）的Lewis酸碱相互作用，形成双重化学识别机制，最终实现宽浓度范围（10 ppb-1000 ppm）的高性能检测。