一区论文应用案例 · 前沿专题型

单位点 Zn (II)策略增强了 2,6 - dpa 接枝 UiO-66-NH2 的湿度传感性能，用于呼吸和手指检测

该研究发表于 Applied Surface Science（2022），使用 XH-800S 开展 MOF 湿度传感、单位点金属调控 研究，核心条件包括温度 150 ℃ / 60 ℃；时间 30 min。

查看 DOI 返回论文库
论文编号 463
应用方向 MOF 湿度传感、单位点金属调控、可穿戴健康监测、微波快速合成
关键结果 见正文关键结果
核心条件 温度 150 ℃ / 60 ℃
论文编号
463
期刊
Applied Surface Science
影响因子
6.707
中科院分区
1 区
发表年份
2022
DOI
10.1016/j.apsusc.2022.152892
设备型号
XH-800S
作者单位
天津工业大学；天津理工大学材料科学与工程学院、天津市光电材料与器件重点实验室、显示材料与光电器件教育部重点实验室、功能材料实验教学国家级示范中心；南开大学滨海学院环境科学与工程系
Tiangong University; School of Materials Science and Engineering, Tianjin Key Lab for Photoelectric Materials and Devices, Key Laboratory of Display Materials and Photoelectric Devices (Ministry of Education), National Demonstration Center for Experimental Function Materials Education, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China; Department of Environmental Science and Engineering, Nankai University Binhai College, Tianjin 300270, China
研究方向
MOF 湿度传感 单位点金属调控 可穿戴健康监测 微波快速合成

事实快照

  • 论文：单位点 Zn (II)策略增强了 2,6 - dpa 接枝 UiO-66-NH2 的湿度传感性能，用于呼吸和手指检测
  • 设备：XH-800S
  • 期刊与分区：Applied Surface Science，中科院 1 区
  • 核心条件：温度 150 ℃ / 60 ℃；时间 30 min
  • 用途：可作为 MOF 湿度传感、单位点金属调控 的论文证据页。

研究摘要

作者受单位点离子催化策略启发，先以 2,6-DPA 对 UiO-66-NH2 进行后修饰，再引入 Zn(II) 构建 U-DPA-Zn。该材料结合了电解质和 MOF 的双重优势，表现出显著优于原始 UiO-66-NH2 和中间体 U-DPA 的湿敏性能。其灵敏度达到 8.07 × 10^3，线性度 R^2 = 0.994，响应/恢复时间分别为 2 s 和 105 s，滞后仅 1.81%，并且可在 11%-97% RH 宽范围内稳定工作，可用于呼气监测和指尖水分蒸发检测。

研究背景与解决的问题

作者受单位点离子催化策略启发，先以 2,6-DPA 对 UiO-66-NH2 进行后修饰，再引入 Zn(II) 构建 U-DPA-Zn。

设备应用与实验条件

项目参数
温度150 ℃ / 60 ℃
时间30 min

机制/方法亮点

  • 2,6-DPA 的引入为 UiO-66-NH2 表面和孔道提供了更强亲水性位点，促进中等湿度区间的水分子吸附。
  • 单位点 Zn(II) 与 2,6-DPA 配位后，不只是结构修饰，更像“内嵌式电解质”，既促进水吸附-脱附，又参与电荷传递过程。
  • 在低湿度下，表面仅吸附少量水分子，阻抗较高
  • 随着湿度升高，连续水层形成，H+ 与 H3O+ 成为主要载流子。
  • 在中高湿区间，多层水分子网络形成后，质子通过 Grotthuss 链式转移机制快速迁移，因此阻抗显著下降。

应用价值

  • 利用 XH-800G 在 150 ℃、30 min 条件下快速制备 UiO-66-NH2，缩短了 MOF 前驱体构筑时间。
  • 不是简单物理掺杂电解质，而是通过 2,6-DPA + Zn(II) 单位点配位策略提升湿敏性能。
  • 在 11%-97% RH 宽范围内兼顾高灵敏度、快响应、低滞后和良好重复性。
  • 直接完成呼气检测和指尖蒸发水检测验证，应用展示比较落地。

相关仪器推荐

XH-800SE 微波水热合成仪
XH-800SE 微波水热合成仪

常见问题

这篇论文使用了哪种设备？
本研究使用 XH-800S。
研究的核心发现是什么？
该研究发表于 Applied Surface Science（2022），使用 XH-800S 开展 MOF 湿度传感、单位点金属调控 研究，核心条件包括温度 150 ℃ / 60 ℃；时间 30 min。
该研究发表在哪个期刊？
发表于 Applied Surface Science，中科院 1 区。
引用信息
Single-site Zn (II) strategy enhanced humidity sensing performance of 2, 6-DPA grafted UiO-66-NH2 for breath and finger detections
Applied Surface Science, 2022
DOI: 10.1016/j.apsusc.2022.152892