在快速發展的信息化時代,隨著物聯網與互聯網等信息技術的蓬勃發展,傳感技術在生活、家居、醫療、軍事、交通等諸多領域中有著舉足輕重的地位,歐美日等諸多發達國家都將傳感技術列為關鍵核心技術之一。通常,各種傳感器的研究進展很大程度上取決于新型傳感材料的開發。
高分子化學傳感器因具有分子可設計性、高選擇性、輕質和低工作溫度等特點,彌補了其他傳感器的不足,受到越來越多的關注。共軛微孔聚合物(Conjugated microporous polymers, CMPs)是一類具有可擴展的π共軛結構、孔徑可調、比表面積高和分子可設計的新型多孔材料。這類材料因其可擴展的π共軛結構而產生的光電特性,能通過改變其固有熒光和導電性,進而用于檢測各種化學物質。雖然,基于CMPs的化學傳感器的研究正在快速發展,但目前尚缺少對CMPs化學傳感研究現狀和發展前景的全面概述。因此,系統總結基于CMPs的化學傳感研究對于發展傳感前沿應用具有里程碑的意義。
1.CMPs傳感材料的設計
通常,構筑具有化學傳感特性的CMPs的合成策略與粉末狀的CMPs的合成方法相似,通過金屬偶聯反應(如Yamamoto、Suzuki、Sonogashira反應)、席夫堿反應以及環化反應等鍵合不同拓撲序列(如C2、C3、C4 及 C6)共軛單體進行制備。綜述中對典型的構筑單元和具體的合成策略進行了總結與對比。此外,為了滿足復雜的實際應用場景,不同宏觀形狀(膜、纖維等)CMPs的合成策略也進行了歸納。精準的分子設計賦予了CMPs多種功能特性,有利于選擇性的識別探測目標,使其在高選擇性、高靈敏度和快速響應的化學傳感材料中發展潛力與研究價值。
2. CMPs傳感材料的分類及傳感機理
根據傳感機理的不同,可將基于CMPs的化學傳感器分為熒光型、電化學型、比色型、電阻型和組合功能型傳感器。綜述中對這五種類型的傳感器進行了分析與對比,并重點介紹了熒光型傳感器。其傳感機制可以歸因于諧振能量轉移、供受體間電子轉移、吸收競爭淬滅效應以及協同作用等。雖然目前尚未有CMPs應用于電阻型傳感器,但CMPs的固有特性使其有實現的可能,對于拓展CMPs的應用有重要的意義。
3. CMPs傳感器的實際應用
通過利用CMPs的光電特性和孔徑結構,可將CMPs拓展應用在傳感領域(工業廢氣、爆炸物、金屬陽離子、鹵素、微生物污染物、有機污染物和生物診斷),甚至將這些功能集成在一起構建組合功能傳感器。綜述中通過列舉代表性的參考文獻總結了不同應用場景的CMPs及其特點。目前,基于CMPs的化學傳感器以用于檢測爆炸物的熒光型傳感器為主,其他類型的傳感器發展還有很大的發展空間。
4. 總結與展望
近十五年來,基于CMPs的化學傳感器迅速發展,并表現出了靈敏度,高選擇性,快速響應/恢復速度,出色的長期穩定性以及優秀的循環性能。通過精準的分子設計,并利用其可擴展的π共軛結構(提高了激子遷移的能力)、自具微孔結構(利于分析物的擴散)和大的比表面積(改善主客體相互作用),CMPs成功拓展到多種類型的不同場景的傳感應用。作者相信CMPs在化學傳感領域是一種有潛力的新興多孔材料,在不久的將來可以被開發為更實用的氣體傳感器設備。
來源:傳感器專家網
請輸入賬號
請輸入密碼
請輸驗證碼
以上信息由企業自行提供,信息內容的真實性、準確性和合法性由相關企業負責,儀表網對此不承擔任何保證責任。
溫馨提示:為規避購買風險,建議您在購買產品前務必確認供應商資質及產品質量。