揮發(fā)性有機化合物（VOCs）的實時檢測因其在環(huán)境監(jiān)測和呼吸疾病檢測中的重要性而備受關(guān)注。然而，在小型氣體傳感器中選擇性檢測VOCs仍然是一個挑戰(zhàn)。在這里，我們展示了酞菁（Pc）官能化石墨烯化學(xué)電阻器的VOC傳感性能，該性能得到了Pc VOC相互作用的理論預(yù)測的支持。用不同的沉積參數(shù)對Pc功能化（有金屬化和無金屬化）進(jìn)行了參數(shù)化研究，以探索作為基底覆蓋率函數(shù)的對VOCs氣體傳感響應(yīng)的影響。收集傳感數(shù)據(jù)以建立各種揮發(fā)性有機化合物的指紋特征。當(dāng)將VOCs組合到用丙酮、乙醇、甲醛和甲苯測試的氣體傳感器陣列中時，通過成功地將VOCs彼此區(qū)分，顯示出選擇性的提高。
圖1. 通過DFT計算，優(yōu)化了被測分析物和Pc分子之間的幾何結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的衍生相互作用能。復(fù)合物的側(cè)視圖和俯視圖：（a，b）丙酮–CuPc，（c，d）乙醇–CuPc，（e，f）甲醛–CuP，（g，h）甲苯–CuP，（i，j）丙酮–MFPc。
圖2:用CuPc（頂部）和MFPc（底部）功能化的石墨烯表面在不同表面覆蓋率下的AFM形貌圖。（a） CuPc_C1:22%，（b）CuPc_C2:37%，（c）CuPc_C3:69%。
圖3.來自（a）丙酮、（b）乙醇、（c）甲醛和（d）甲苯蒸汽的一個裸石墨烯傳感器和10個功能化石墨烯傳感器的指紋響應(yīng)信號。響應(yīng)（%/ppm）顯示分析物不同濃度下每1ppm信號的變化。
圖4.（a） 包含石墨烯傳感器、MFPc_C5傳感器和CuPc_C5傳感器的傳感器陣列的示意圖，以及（b）當(dāng)暴露于丙酮、乙醇、甲醛和甲苯時陣列的傳感響應(yīng)。星形表示如（a）所示的傳感器陣列的響應(yīng)，而條形表示如圖3所示獲得的石墨烯、MFPc C5和CuPc C5的響應(yīng)。
相關(guān)研究成果由渥太華大學(xué)Adina Luican-Mayer等人2023年發(fā)表在ACS Applied Electronic Materials(
https://doi.org/10.1021/acsaelm.2c01544)上。原文：Arrays of Functionalized Graphene Chemiresistors for Selective Sensing of Volatile Organic Compounds。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
