综述：基于MOF衍生金属氧化物的室温气体传感器概述

本综述系统阐述了金属有机框架（MOF）衍生金属氧化物在室温气体传感领域的前沿进展，重点分析其高比表面积（SSA）、多孔特性及低温操作优势，为开发低功耗（RT）气体传感器提供重要理论参考。

　　

General gas sensing mechanism of MOF-derived gas sensors

MOF衍生气体传感器的传感机制基于金属氧化物与气体分子的相互作用。n型与p型传感器在空气中会分别形成电子耗尽层（EDL）和空穴积累层（HAL）。当接触目标气体时，n型材料的电阻下降而p型材料电阻上升，这种变化源于气体分子与吸附氧物种（如O₂^-、O^-）的电子交换过程。多孔结构和超高比表面积为气体扩散与表面反应提供了丰富通道和活性位点。

Pristine MOF-derived gas sensors

纯相MOF衍生传感器展现出卓越性能。Hussain等人通过Cu-MIL-53衍生的CuO纳米椭球体实现了对100 ppb二乙胺（DEA）高达7.3的室温响应，归因于一维纳米结构、不饱和Cu位点（Cu⁺/Cu²⁺）和氧空位协同作用。ZIF-8衍生的多孔ZnO纳米框架对NO₂表现出高灵敏度，其三维互联孔道促进了气体渗透。值得注意的是，材料制备中的退火温度直接影响晶粒尺寸和孔隙率，例如400°C退火形成的CuO纳米结构具有最优表面活性位点分布。

Doped/decorated MOF-derived gas sensors

贵金属修饰与元素掺杂显著提升传感器性能。Duan团队开发的Pd修饰ZnO传感器在光激发下对200 ppm H₂呈现52的响应值，并展现出独特的p型选择性识别能力。Ma等人通过碳掺杂CuO/Cu₂O中空结构有效降低了电荷转移势垒。Pt负载In₂O₃纳米片对甲醛的检测限低至5 ppb，证明贵金属的催化增效作用。这类改性策略通过形成肖特基结或促进气体解离来增强响应信号。

Composite MOF-derived gas sensors for NO_x gas detection

复合型传感器在氮氧化物检测中表现突出。Liu等人构建的In₂O₃/g-C₃N₄/rGO三元复合材料具有97.9 m²/g的比表面积，对10 ppm NO_x的室温响应达130。超氧化物-金属离子键合机制增强了气体吸附稳定性。ZnO/SnO₂异质结传感器通过能带结构调整形成内建电场，加速了载流子分离过程。这类复合材料通过组分间协同效应实现了灵敏度与选择性的双重提升。

Conclusion and outlooks

MOF模板法可制备具有精确调控孔隙结构的高比表面积金属氧化物。通过调控前驱体形貌与热解参数，可实现材料粒径与孔道的精准设计。现有研究已成功应用于NO₂、CO₂、三乙胺(TEA)、乙醇、H₂及H₂S等气体的室温检测。未来研究方向包括开发柔性器件、优化异质结界面工程、探索机器学习辅助的多参数识别系统，以及解决湿度干扰与基线漂移等关键技术挑战。