研究人員開(kāi)發(fā)出“電子鼻” 可準(zhǔn)確區(qū)分二甲苯異構(gòu)體混合物

當(dāng)油漆稀釋劑、油墨和粘合劑干燥冷卻，它們就會(huì)釋放揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOC)，從而對(duì)人體健康構(gòu)成極大威脅。二甲苯就是揮發(fā)性有機(jī)化合物的一種，它以三種異構(gòu)體的形式存在，具有相同的元素，但排列方式略有不同。由于異構(gòu)體非常相似，因此很難單獨(dú)監(jiān)測(cè)。

近日，一組研究人員表示，他們開(kāi)發(fā)了一種帶有多孔金屬有機(jī)框架 (MOF) 薄膜的電子鼻(“e-nose”)，可以準(zhǔn)確區(qū)分二甲苯異構(gòu)體混合物。

此前，研究人員使用氣相色譜分析來(lái)識(shí)別三種形式的二甲苯。但是這個(gè)過(guò)程需要昂貴的大型儀器，而且分析時(shí)間很長(zhǎng)。因此，Lars Heinke 及其同事想看看是否可以將 MOF 薄膜整合到簡(jiǎn)單、更快的傳感器中，以分別檢測(cè)和測(cè)量空氣中每種異構(gòu)體的存在。

為此，他們制備了六種不同的多孔 MOF 薄膜，已知它們可以吸附二甲苯異構(gòu)體，并將它們應(yīng)用于稱(chēng)為“電子鼻”陣列中的重力傳感器中。

在最初的實(shí)驗(yàn)中，研究小組使用 MOF薄膜對(duì)鄰二甲苯、間二甲苯和p-二甲苯進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。然后，他們測(cè)試了電子鼻區(qū)分濃度為 10 ppm 和 100 ppm 的混合物中二甲苯異構(gòu)體的能力，這是美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全與健康研究所的暴露限值。

通過(guò)使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析傳感器陣列數(shù)據(jù)，該團(tuán)隊(duì)可以確定混合物的成分，10 ppm 混合物的準(zhǔn)確度為 86%，100 ppm 混合物的準(zhǔn)確度為 96%。

研究人員表示，在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，基于 MOF 的電子鼻是一種用于區(qū)分三種二甲苯形式的簡(jiǎn)單設(shè)備。

該研究論文題為“VOC Mixture Sensing with a MOF Film Sensor Array: Detection and Discrimination of Xylene Isomers and Their Ternary Blends”，已發(fā)表在ACS Sensors上。

標(biāo)簽： 油漆稀釋劑 粘合劑干燥冷卻 揮發(fā)性有機(jī)化合物 吸附二甲苯異構(gòu)體