氢键型氟离子化学传感器的研究进展

合集下载

超分子有机化学的研究与应用

超分子有机化学的研究与应用超分子有机化学是以分子间相互作用为基础，研究分子自组装、分子识别、分子诱导、分子转运等现象的一门学科。

它在有机化学的基础上，注重研究和应用分子间相互作用的规律与机制，为合成新颖的超分子功能材料和药物提供理论和方法支持。

本文将介绍超分子有机化学的研究进展和应用前景。

一、超分子有机化学的研究进展1. 非共价键超分子有机化学的核心是非共价键的作用。

非共价键包括氢键、范德华力、离子键和π-π堆积等。

这些非共价键的作用可以调控分子之间的相互作用，实现分子自组装和分子识别等功能。

在超分子有机化学的研究中，人们通过设计合适的配体分子，可以构建出多种多样的超分子体系，如氢键自组装体、离子识别体系和π-π堆积结构等。

2. 受体-配体相互作用超分子有机化学中一个重要的研究方向是受体-配体相互作用。

通过设计和合成不同结构的受体和配体分子，研究人员可以实现不同的分子识别和分子诱导反应。

例如，设计具有特定结构的受体分子，可以实现对特定离子或分子的高选择性识别，这对于环境监测和药物分离纯化等方面具有重要意义。

3. 分子自组装分子自组装是超分子有机化学的核心研究内容之一。

通过合理设计分子结构，使其具有自组装能力，可以实现分子的有序堆积和组装，形成特定结构和功能的超分子材料。

分子自组装可以用来构建纳米结构，例如纳米线、纳米球和纳米薄膜等。

这些纳米结构具有特殊的物理、化学和生物性能，被广泛应用于纳米电子器件、生物传感、催化反应等领域。

二、超分子有机化学的应用前景1. 药物设计与传递超分子有机化学为药物设计与传递领域提供了新的思路和方法。

通过合理设计和合成超分子结构，可以增强药物的水溶性、稳定性和靶向性，提高药物吸收和生物利用度。

同时，超分子结构还可以实现药物的缓释和控释，实现药物的长效疗效。

超分子有机化学在药物设计和传递方面的应用前景巨大，可以为新药的研发提供新的思路和方法。

2. 功能材料超分子有机化学在功能材料领域拥有广泛的应用前景。

电化学传感器的研究进展

电化学传感器的研究进展电化学传感器是一种基于电化学原理、应用于化学分析的传感器。

它利用电极与检测物质之间的电化学反应，通过测量电荷转移过程中所产生的电流、电势等信号来实现分析检测。

因为具有高灵敏度、快速响应、便捷操作、实时性等优点，电化学传感器在化学分析和医学诊断等方面得到了广泛应用。

近年来，随着科学技术的不断进步，电化学传感器的研究也取得了很大的突破。

本文将从以下几方面介绍电化学传感器的研究进展。

一、材料方面的研究进展材料是电化学传感器的核心，其性能直接影响传感器的灵敏度和响应速度。

因此，材料方面的研究一直是电化学传感器研究的重点之一。

在电极材料方面，石墨烯是近年来备受关注的材料。

石墨烯具有高比表面积、导电性好、化学稳定性高等优点，可以提高电化学传感器的灵敏度和稳定性。

同时，石墨烯的制备方法也不断优化，例如化学气相沉积、化学还原等方法，使得石墨烯得到了广泛应用。

在敏感膜材料方面，纳米材料的应用也受到了广泛关注。

例如，纳米金粒子具有很高的表面积和复合物形成能力，可以提高电极表面上的反应速率和传感器的灵敏度。

另外，还有氧化物、有机材料、碳纳米管等敏感膜材料，能够更好地实现电化学传感器的选择性和灵敏度。

二、技术方面的研究进展除了材料方面的研究，技术方面也在不断地发展。

以下将针对一些前沿技术进行介绍。

1、表面增强拉曼光谱表面增强拉曼光谱（SERS）是一种新型的化学分析技术，它将纳米材料等表面增强效应与拉曼光谱相结合，能够实现对微量分析样品的检测。

因此，SERS应用于电化学传感器中，使得电化学传感器具有更高的灵敏度、更好的重现性和选择性。

2、微流控技术微流控技术是利用微纳米加工技术制造微流动芯片，控制微流动行为，实现微量液体的混合、分离、传输和检测。

利用微流控技术可以实现检测样品的自动化处理和高通量分析，能够提高电化学传感器的检测速度和准确性。

三、应用方面的研究进展电化学传感器具有广泛的应用前景，在环境监测、食品安全、医学诊断等领域都有重要的作用。

离子液体电化学窗口的研究进展

离子液体电化学窗口的研究进展离子液体作为一种独特的新型电解质，具有低蒸气压、可设计性强、电化学窗口宽广等优点，在电化学领域具有广泛的应用前景。

其中，离子液体电化学窗口的研究更是备受。

本文将综述近年来离子液体电化学窗口的研究进展，以期为相关领域的研究提供参考。

离子液体电化学窗口是指离子液体在电极表面形成的双电层内的电位范围。

在这个范围内，离子液体可以保持稳定，同时能够实现电子转移、质子传递等电化学反应。

然而，离子液体电化学窗口的大小和形状受到离子液体本身的结构、电极表面的性质以及温度等因素的影响，其研究具有挑战性。

近年来，随着实验技术的进步，离子液体电化学窗口的研究方法得到了不断优化。

实验设计主要包括电极材料的选取、离子液体的合成与表征、电化学测试等方面。

通过测量离子液体在不同电极表面的电化学窗口，结合循环伏安法、计时电流法、电化学石英晶体微天平等方法，研究者们可以获得丰富的电化学信息。

通过这些研究方法，研究者们在离子液体电化学窗口方面取得了一些重要的发现。

例如，某些离子液体在特定的电极表面可以表现出较高的电化学活性，为实现高效的电化学反应提供了可能。

不同种类的离子液体电化学窗口存在明显差异，为离子液体的筛选和优化提供了指导。

对实验结果的深入讨论表明，离子液体电化学窗口的大小和形状主要受离子液体阴、阳离子的种类和极化率影响。

同时，电极表面的粗糙度、电导率以及环境温度等因素也对电化学窗口产生重要影响。

这些发现不仅丰富了我们对离子液体电化学窗口的认识，还为拓展其应用领域提供了理论依据。

尽管在离子液体电化学窗口的研究方面取得了一定的成果，但仍存在一些问题和挑战。

离子液体电化学窗口的宽广程度与其在电化学反应中的性能并不完全一致，研究者们需要深入探讨其内在和影响机制。

目前的研究主要集中在特定离子液体和电极体系上，需要进一步拓展至更多种类的离子液体和电极材料，以评估其普遍性和应用潜力。

虽然实验设计和技术在不断进步，但离子液体电化学窗口的研究仍然面临一些技术挑战，如精确控制离子液体在电极表面的形貌和结构、阐明离子液体在电化学反应中的动态行为等。

一种用于识别氟离子和醋酸根离子的新型红外化学传感器-03-0859

具有复杂多变的几何结构、较大的离子半径、较低的电子云
］５，往往难于密度、不均一的电荷分布和较强的溶剂化趋势［
被检测识别。构造高效、专一的各种阴离子识别体（ｒｅｃｏｎｉｚｇ）一直是当今化学传感器分子设计中一项富于挑战的工ｅｒ］６１０。作［此外，在阴离子化学传感器的报告基团（）设计ｒｅｏｒｔｅｒｐ上，目前的研究仍集中在基于荧光信号输出的化学传感器方
－２－１）仿稀释到刻度，得到一系列浓度相同（ ·Ｌ２．０ ×１０ｍｏｌ－浓度含量低于－６－１时，中Ｆ ·Ｌ该吸收峰的位置１ ×１０ｍｏｌ
将不再发生变化，这表明Ｎ’ （吡啶基）苯基脲三羰基铬２Ｎ
的Ｎ’ （吡啶基）苯基脲三羰基铬溶液，其中的氟离子和２Ｎ醋酸根离子浓度不同，并于一小时内完成红外光谱测量工作。
摘要合成了一种具有潜在红外化学传感功能的新型金属有机分子— — —Ｎ’ （吡啶基）苯基脲三羰基２Ｎ铬。借助核磁共振、质谱和元素分析手段对其结构进行了精确表征。该分子对两种重要的阴离子氟离子
－）（和醋酸根离子（显示出良好的识别与红外传感性能。研究结果表明，在氯仿体系中，当两种ＦＣＨＣＯＯ－）３－５－１阴离子浓度大于１ ·Ｌ时，分子中的金属羰基作为高效的红外报告基团，其伸缩振动峰的位置与阴０ｍｏｌ
分子设计上直接受光诱导电子转移（ｈｏｔｏｉｎｄｕｃｅｄｅｌｅｃｔｒｏｎｐ，机理的制约，大大限制了报告基团的选择ｔｒａｎｓｆｅｒＰＥＴ）空间，并在相当程度上增加了荧光传感器的设计难度。为了突破ＰＥＴ机理的限制、开发灵敏度更高的阴离子化学传感体系，有必要在报告基团的设计和光谱响应机制的选择上进行全新的探索。金属羰基在１６５０００ｃｍ的中红外区域存在两个～２２强而窄的伸缩振动峰，其强度一般为有机基团的几十倍，这

超分子材料的研究进展与应用

超分子材料的研究进展与应用超分子材料是目前材料科学界研究的热点之一，其与传统材料的主要区别在于其可以进行自组装、自修复和自适应等过程。

超分子材料具有高度可控性、多样性和可变性，可以用于开发新型催化剂、光催化材料、传感器、电子元件和医药等领域。

本文将探讨超分子材料的研究进展以及其应用前景。

一、超分子材料的基本概念超分子材料是指由分子或离子经过非共价的相互作用自组装成的材料，例如氢键、范德华力、离子-离子相互作用、金属配位等。

超分子材料可以通过这些非共价作用控制结构、形状、大小和性能等方面。

例如，适当的非共价相互作用可以实现自组装形成均匀的多孔结构，从而赋予超分子材料具有良好的催化性能、吸附性能和生物医学应用价值等特性。

二、超分子材料的主要分类1. 超分子自组装体：由自组装分子形成，例如胶体、微粒子等，其优点是组成单位可以更小，可控性更强。

2. 超分子聚合物：由共价键联系起来的单位可以是单一的分子或离子，也可以是超分子自组装体。

其特点是化学稳定性比超分子自组装体高，能够形成导电、发光和磁性等性能良好的功能材料。

3. 金属有机骨架材料（MOF）：是由金属离子与有机配体自组装形成的结晶性材料，具有可调节的孔径大小、分子识别性和化学催化性能等特点，因此在气体存储、分离、催化反应和药物释放等领域具有应用潜力。

三、超分子材料在催化剂领域的应用超分子材料在催化剂领域有着广泛的应用，主要表现在以下几个方面：1. 稀土催化剂：超分子材料可以作为催化剂载体，促进稀土催化剂的活性中心吸附和分散，从而提高反应的效率。

例如，一些稀土催化剂被嵌入超分子聚合物中，能够在其表面形成大量的羟基，从而在吸附卤素或某些氧化剂的同时，还能够促进有机化合物的分子间氧化反应，提高催化反应的效率。

2. 纳米催化剂：超分子材料不仅可以控制催化剂的分散性和形貌，还能够提高催化剂的活性和稳定性，因此在制备纳米催化剂时有着广泛应用。

例如，在聚丙烯膜中嵌入Fe3O4超分子自组装体，可以通过控制催化剂的靶向性和自组装性质来提高催化剂的催化活性和选择性。

超分子形状记忆聚合物的合成及应用研究进展

作者简介：周成飞（1958-），男，研究员，主要从事高分子功能材料及其射线改性技术研究。

收稿日期：2021-03-08超分子聚合物是指利用氢键、金属配位、π-π堆积及离子效应等合成的聚合物。

非共价键结合的超分子聚合物由于其特殊的结构及性能引起了广泛的关注[1~3]。

而形状记忆聚合物就是能够在界刺激下从一种或多种临时形状转变为预定形状，有4种基本类型:热致、电致、光致和化学感应型，在医疗、包装、建筑、玩具、汽车、报警器材等领域的应用[4~6]。

超分子聚合物和形状记忆聚合物的有效结合，就形成了超分子形状记忆聚合物这一新的研究方向。

本文主要就超分子形状记忆聚合物的合成及应用研究进展作一介绍。

1　合成方法超分子形状记忆聚合物一般可包括氢键超分子聚合物、配合物型超分子聚合物、π-π堆积超分子聚合物及离子效应超分子聚合物。

1.1　氢键作用利用氢键相互作用来制备超分子聚合物是超分子形状记忆聚合物的最重要方法。

Chen 等[7,8]曾以BINA 、HDI 和BDO 为原料合成了一系列含吡啶的超分子聚氨酯（PUPys ）。

结果表明，在吡啶基元和氨基甲酸酯基团区域都存在不同的分子间氢键，并且，这种超分子聚氨酯具有良好的形状记忆效果，即有较高的形状固定度（>97%）和较高的形状恢复率（>91.7%）。

Chen 等[9]还用脲基嘧啶酮（UPy ）二聚体合成了强四重氢键交联的聚乙烯醇（PVA ）超分子网络。

研究发现，该材料表现出良好的热致和水致形状记忆性能，形状恢复率接近99%。

并且，在水和碱性溶液（pH 12）中或在低于120 ℃的温度下具有良好的稳定性。

另外，Kashif 等[10]还在3-氨基-1,2,4-三唑存在下，通过熔融共混两种半结晶马来酸酐化弹性体（马来酸酐化乙烯丙烯二烯橡胶和马来酸酐化聚乙烯辛烯弹性体）制备了形状记忆聚合物复合材料，在这两种弹性体之间形成超分子氢键相互作用。

结果表明，该共混物具有良好的形状记忆性能。

超分子化学应用于化学传感器研究

超分子化学应用于化学传感器研究一、引言超分子化学是近年来快速发展的一门交叉学科，它研究的是分子间的非共价相互作用，比如氢键、范德华力、离子对、π-π堆积等。

化学传感器是一种能够感知化学或生物学环境变化并输出响应信号的装置，近年来得到了广泛的应用。

超分子化学与化学传感器的结合，已成为当前研究的热点之一，本文将围绕这一主题展开讨论。

二、超分子化学在化学传感器中的应用1. 电化学传感器电化学传感器是一种能够将化学信号转化为电信号的传感器。

超分子化学在电化学传感器中的应用主要体现为通过设计合适的超分子识别单元，使传感器对特定分子有选择性的感知能力。

例如，一些金属有机框架材料可以识别有机小分子，这些材料具有特定的孔径结构，在与有机小分子作用后，会发生电化学信号的变化，从而实现对分子的检测。

2. 光化学传感器光化学传感器是一种能够将化学信号转化为光信号的传感器。

超分子化学在光化学传感器中的应用主要体现为设计合适的超分子结构，实现对特定物质的光学响应。

例如，一些荧光探针通过与特定的靶分子发生作用后会发生荧光信号的变化，从而实现对分子的检测。

超分子化学中的离子对、π-π堆积等非共价相互作用在荧光探针的设计中发挥着重要的作用。

3. 生物传感器生物传感器是一种能够对生物样品中特定生物分子进行检测的传感器。

超分子化学在生物传感器中的应用主要体现为通过设计合适的超分子识别单元，使传感器对特定生物分子有选择性的感知能力。

例如，一些树突状分子可以通过特定结构域与DNA分子进行选择性识别，并发生变化，从而实现对DNA分子的检测。

三、超分子化学在化学传感器中的挑战与展望尽管超分子化学在化学传感器中的应用已经取得了一些重要的进展，但仍存在着一些挑战。

一个重要的问题是如何合理设计超分子识别单元，提高传感器的选择性和灵敏度。

此外，传感器的实时性、稳定性也是需要解决的问题。

因此，未来的工作需要围绕这些问题进行深入研究。

除此之外，随着纳米科技的发展，我们可以期待更多的纳米材料用于化学传感器的构建。

新型化学传感器检测技术的研究进展

新型化学传感器检测技术的研究进展化学传感器是一种将化学反应转化为可测量信号的装置，它在检测化学物质时具有很高的选择性和灵敏度，因此在环境监测、医学诊断、食品安全、材料研究等领域得到广泛应用。

新型化学传感器检测技术的研究进展是当前化学传感器研究的热点之一。

一、纳米材料在化学传感器中的应用纳米材料的独特性质使其在化学传感器中有着广泛的应用。

例如，基于金属纳米颗粒的传感器可以检测极低浓度的有害物质，同时对环境中其他的干扰物质表现出很高的选择性。

此外，纳米结构的复合材料可以使传感器在检测中具有更高的灵敏度和更大的响应范围。

最近，利用纳米材料搭建传感器的研究热度日益升高，例如，石墨烯-金纳米颗粒复合材料被制备成了一种新型电化学传感器，用于检测重金属离子，其检测灵敏度和选择性都得到了显著提高。

二、生物传感器的研发随着生物技术的发展，生物分子的识别和检测已经成为一种热门的研究方向。

生物传感器是一种将生物分子（如蛋白质、核酸等）与传感器技术相结合的新型传感器。

与传统的化学传感器不同的是，生物传感器具有更高的选择性和灵敏度，其检测能力可以达到极低的浓度水平。

例如，在医学诊断领域，利用生物传感器检测人体液体中的生物分子已成为一种有效的诊断方法。

目前，基于核酸酶和蛋白质的生物传感器研究进展迅速，新型的识别元件、信号放大技术以及生物材料的加工技术都为生物传感器的研发提供了新的思路。

三、光学传感器的创新光学传感器是一种利用光学效应来检测化学物质的传感器，其检测灵敏度和响应速度都非常高，具有良好的重复性和稳定性。

在光学传感器中，光栅光纤传感器是一种新兴的技术。

它通过对光纤具有周期性的调制来实现对光的散射，从而对化学物质的光学特性进行检测。

该技术具有结构简单、灵敏度高、成本低的特点，在生物医学、环境监测和生命科学等领域具有广阔的应用前景。

总之，随着科技的不断发展，化学传感器研究的前沿将会不断拓展，相信新型化学传感器检测技术会在很多领域得到更加广泛的应用和推广。

气体传感器研究进展和发展方向_吴玉锋

综述计算机测量与控制.2003.11(10)　Computer Measurement &Control ·731·收稿日期:2002-13-21。

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50174015)作者简介:吴玉锋(1980-),男,安徽省池州人,硕士生,主要从事气敏材料与气体传感器技术方面的研究。

田彦文(1946-),女,河北省唐山市人,教授,博导,主要从事功能材料与器件方面的研究。

翟玉春(1946-),男,辽宁省鞍山人市,教授,博导,主要从事功能材料与器件方面的研究。

文章编号:1671-4598(2003)10-0731-04 中图分类号:TP212 文献标识码:A气体传感器研究进展和发展方向吴玉锋,田彦文,韩元山,翟玉春(东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳　110004)摘要:根据气体传感器使用的气敏材料以及气敏材料与气体相互作用的效应不同对目前研究的主要气体传感器进行了分类。

介绍了半导体气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、光学式气体传感器、石英谐振式气体传感器、表面声波气体传感器等气体传感器国内外研究与应用概况。

重点叙述了不同类型气体传感器气敏材料研究取得的进展情况。

在综合该领域国内外研究现状的基础上,提出了气体传感器的发展方向。

关键词:气体传感器;气敏材料;进展;发展方向Researching Progress and Developing Trend of Gas SensorsWU Yu -feng ,TIAN Yan -wen ,HAN Yuan -shan ,ZHAI Yu -chun(M aterial and M etallurgy College ,N ortheastern U niversity ,Shenyang 110004,China )A bstract :Based on the g as sensitive materials used in the gas sensors and the different interaction mechanisms between the g as sensitive ma terials and the gases ,the primary gas senso rs researched presently are classified .T he do mestic and overseas de -veloping status of the semiconducto r gas sensor ,the solid electrolyte gas senso r and the calely tic combustion senso r ,the optical g as sensor ,the quar tz resonance gas senso r and the surface acoustic wave gas sensor are introduced .T he researching prog ress on g ases sensitive materials of different types is intro duced emphatically .Based on the domestic and overseas researching status in this field ,the developing trend of gas sensors is pointed .Key words :g as sensors ;gases sensitive materials ;researching prog ress ;dev eloping trend1　引言随着人们生活水平的提高和对环保的日益重视,对各种有毒、有害气体的探测,对大气污染、工业废气的监控以及对食品和人居环境质量的检测都提出了更高的要求,作为感官或信号输入部分之一的气体传感器是必不可少的。

化学传感器的研究背景及发展趋势

引言化学传感器（Chemical sensor）是由化学敏感层和物理转换器结合而成的，是能提供化学组成的直接信息的传感器件。

它用来某种化学物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测来进行化学测量。

化学传感器在生产流程分析、环境污染监测、矿产资源的探测、气象观测和遥测、工业自动化、医学上远距离诊断和实时监测、农业上生鲜保存和鱼群探测、防盗、安全报警和节能等多个方面有重要应用。

对化学传感器的研究是近年来由化学、生物学、电学、热学微电子技术、薄膜技术等多学科互相渗透和结合而形成的一门新兴学科。

化学传感器的历史并不长，但世界各国对这门新学科的开发研究，投以大量的人力、物力和财力。

研究人员俱增，正在向产业化方面开展有效的工作。

化学传感器是当今传感器领域中最活跃最有成效的领域。

化学传感器的重要意义在于可把化学组分及其含量直接转化为模拟量(电信号)，通常具有体积小、灵敏度高、测量范围宽、价格低廉，易于实现自动化测量和在线或原位连续检测等特点。

国内外科研人员很早就致力于研究化学传感器的检测方法和控制方法,研制各式各样的化学传感器分析仪器,并广泛应用于环境监测、生产过程中的监控及气体成分分析、气体泄漏报警等。

第一章化学传感器的研究背景1.1 化学传感器的产生与发展阶段1906年Cremer首次发现了玻璃膜电极的氢离子选择性应答现象。

随着研究的不断深入，1930年，使用玻璃薄膜的pH值传感器进人了实用化阶段。

以后直至1960年，化学传感器的研究进展十分缓慢。

1961年，Pungor发现了卤化银薄膜的离子选择性应答现象，1962年，日本学者清山发现了氧化锌对可燃性气体的选择性应答现象，这一切都为气体传感器的应用研究开辟了道路。

真正意义上的化学传感器的发展可分为两个阶段，在60年代和70年代,化学传感器家族的主要成员是离子选择电极。

从60年代中期氟离子电极的研制开始,一系列固膜电极和聚氯乙烯（PVC）膜电极相继出现,应用涉及化学、生物、医学、工业、农业、海洋、地质、气象、国防、公安、环保、宇航等各个领域,可谓盛行一时。

氟离子计的原理

氟离子计的原理以氟离子计的原理为标题，我们来探讨一下氟离子计的工作原理和应用。

氟离子计是一种用于测量水中氟离子浓度的仪器。

氟离子是一种常见的水质污染物，高浓度的氟离子会对人体健康造成严重影响，因此监测水中氟离子的浓度对于保护人们的健康至关重要。

氟离子计的工作原理是基于氟离子与电极表面的化学反应。

一般来说，氟离子计由一个参比电极和一个工作电极组成。

参比电极通常是银/银氯化银电极，用于提供一个稳定的电位作为参考。

工作电极则是银电极，其表面通常被氟离子选择性电极材料包裹，以使其只与氟离子发生反应。

在测量时，将氟离子选择性电极浸入待测样品中，样品中的氟离子会与工作电极表面的选择性电极材料发生反应。

这种反应会产生一个电势差，这个电势差与氟离子的浓度成正比。

通过测量这个电势差，就可以计算出水中氟离子的浓度。

为了提高氟离子计的测量准确性和稳定性，通常还会采取一些措施。

例如，使用内部参比电极可以校正电极的漂移和温度影响。

此外，还可以通过定期校正仪器来保持其准确性。

氟离子计的应用非常广泛。

首先，它被广泛应用于水处理领域。

在水处理过程中，监测水中氟离子的浓度可以帮助操作人员控制水质，确保供水安全。

其次，氟离子计也被用于环境监测。

水体中的氟离子浓度是评估环境水质的重要指标之一，因此氟离子计可以帮助监测水体中的污染物浓度。

此外，氟离子计还可以在药品生产、食品加工和化学工业中使用，以确保产品的质量和安全性。

氟离子计是一种用于测量水中氟离子浓度的重要仪器。

其工作原理是基于氟离子与电极表面的化学反应，通过测量反应产生的电势差来计算氟离子的浓度。

氟离子计在水处理、环境监测和工业生产中都有着重要的应用。

通过监测和控制水中氟离子的浓度，可以保护人们的健康和环境的安全。

基于MOFs材料的化学传感器的研究进展

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第4期·1316·化工进展基于MOFs 材料的化学传感器的研究进展李莹1，2，张红星1，2，闫柯乐1，2，胡绪尧1，2，贾润中1，2，邹兵1，2，肖安山1，2（1中国石化青岛安全工程研究院，山东青岛 266071；2化学品安全控制国家重点实验室，山东青岛 266071）摘要：近几年来，基于金属有机骨架材料（MOFs ）材料的化学传感器的研究受到人们的广泛关注，MOFs 材料可调的孔尺寸和巨大的比表面积提高了气体检测的选择性和灵敏度。

MOFs 作为传感材料最大的挑战就是信号的传导，本文详细总结了MOFs 化学传感器的信号传导方式，如光学传感（如干涉法、局域表面等离子体共振、胶态晶体、溶剂着色、发光传感等）、导电传感和机电传感（如表面声波传感、石英晶体微天平和微悬臂梁等）等；并展望了MOFs 化学传感器的应用前景，合成更多具有导电性质的MOFs 材料或将MOFs 传感材料与振动光谱及其他分析技术相结合是改善MOFs 传感器检测灵敏性和选择性的非常有效的方法。

关键词：金属有机骨架材料；化学传感器；选择性；灵敏性；信号传导中图分类号：O6-1 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）04–1316–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017.04.022Progress of chemical sensors based on metal-organic frameworks (MOFs)LI Ying 1，2，ZHANG Hongxing 1，2，YAN Kele 1，2，HU Xuyao 1，2，JIA Runzhong 1，2，ZOU Bing 1，2，XIAO Anshan 1，2（1 Research Institute of Safety Engineering ，SINOPEC ，Qingdao 266071，Shandong ，China ；2 State Key Laboratoryof Safety and Control for Chemicals ，Qingdao 266071，Shandong ，China ）Abstract: Recently ，chemical sensors based on MOFs have aroused a great deal of attention. The features of MOFs materials such as tunable pore size and huge specific surface area can improve the detection selectivity and sensitivity of chemical sensors. Signal transduction is one of major challenges which largely limits the implementation of chemical sensors based on MOFs. Signal transduction methods are summarized in this review ，including optical sensors （interferometry ，localized surface plasmon resonancem ，colloidal crystals ，solvatochromism ，luminescence-based sensing ），impedance spectroscopy ，electromechanical sensors （surface acoustic wave sensors ，quartz crystal microbalance and microcantilevers ）. Finally ，application prospect of chemical sensors based on MOFs is proposed ，and a promising concept for improving sensitive and selective detection is to synthesize more conductive MOFs materials and couple MOFs with vibrational spectroscopy or other analytical techniques that can provide a molecular fingerprint. Key words ：metal-organic frameworks ；chemical sensors ；selectivity ；sensitivity ；signal transduction 金属有机骨架材料（MOFs ）是由金属离子与有机配体自组装而成的多孔骨架晶体材料[1]，其巨大的比表面积、可调节性、结构多样性，使其在众多多孔材料中脱颖而出[2-3]，在气体的储存[4-5]与分离[6]、多相催化[7]等领域有着广泛应用。

氟离子选择电极用氟化镧晶体的生长

氟离子选择电极用氟化镧晶体的生长随着科技的发展，人们对于电化学传感器的需求越来越高，因此电化学传感器的研究也变得越来越重要。

氟离子选择电极是一种重要的电化学传感器，可以用于检测水中的氟离子浓度。

而氟化镧晶体是一种常用的氟离子选择电极材料，本文将介绍氟离子选择电极用氟化镧晶体的生长。

一、氟离子选择电极的原理氟离子选择电极是一种基于离子选择性传感器的电化学传感器，其工作原理基于氟离子与选择电极材料之间的相互作用。

选择电极材料通常是一种可离子化的有机物，例如酸类、酸酐类、酯类等，其在水中形成一个离子交换膜。

当氟离子与选择电极材料接触时，它们之间会发生离子交换反应，导致选择电极材料的电位发生变化。

因此，通过测量选择电极材料电位的变化，可以确定水中氟离子的浓度。

二、氟化镧晶体的特点氟化镧晶体是一种常用的氟离子选择电极材料，其具有以下特点： 1.选择性好：氟化镧晶体对氟离子的选择性非常好，可以快速、准确地检测水中的氟离子浓度。

2.稳定性高：氟化镧晶体具有很高的化学稳定性和热稳定性，可以在不同的环境下使用。

3.灵敏度高：氟化镧晶体对氟离子的响应速度快，灵敏度高，可以检测到极低浓度的氟离子。

4.制备简单：氟化镧晶体的制备方法简单，成本低，适合大规模生产。

三、氟化镧晶体的生长方法氟化镧晶体的生长方法主要包括溶液法、气相法和熔融法等。

其中，溶液法是最常用的方法之一。

溶液法生长氟化镧晶体的步骤如下：1.准备溶液：将氟化镧和其他辅助剂（如镁离子、氢氧化钠等）溶解在水中，形成一定浓度的溶液。

2.调节溶液pH值：将溶液的pH值调节到适当范围，一般为7-9。

3.加热溶液：将溶液加热到一定温度，一般为60-80℃。

4.降温结晶：将加热后的溶液缓慢降温至室温，使氟化镧晶体逐渐结晶形成。

5.收集晶体：将生长出的氟化镧晶体收集起来，经过洗涤和干燥后即可使用。

四、氟化镧晶体的应用氟化镧晶体主要用于氟离子选择电极的制备，可以用于检测水中的氟离子浓度。

以氢键和静电作用的阴离子识别受体的研究进展

胺和酰胺的ＮＨ能与阴离子发生配位作用，被广泛地用作阴离子的识别基团。Ｃｏ和Ｈｍｌｎ合成了双通道阴离子荧光受体１键合ｈｉａｉｏｔ，阴离子后通过静电相互作用稳定了电荷转移激发态（Ｔ）同Ｃ，时诱导荧光团出现局部正电荷使得质子酸性增强易于发生分子间激发态质子转移（ｓｒ）对ＨＰ４有较高选择性ＥＰ。１ｒ：Ｏ ’
从河流湖泊中萃取硝酸盐阴离子能够有效抑制超营养作用
及由此引起的缺氧和鱼类死亡等等。相对于阳离子而言，阴
收稿日期：０６— １３２０１ —１
作者简介：林
珍（９２一）女，东兴宁人，１６，广山西生物应用职业技术学院副教授，事药物分析和有机精细化学品合成从
以氢键和静电作用的阴离子
识别体的研究进展受
林珍
（山西生物应用职业技术学院，山西太原００３）３０１
摘要：总结了近年来以氢键和静电作用的阴离子荧光受体的研究进展，主要介绍以下４类受体的设计合成及其在阴离子识别中的应用：１含多酰胺基荧光受体；２含脲、脲基的（）（）硫
径较大，电荷密度小，易受溶剂效应影响。近年来，对于对阴
离子识别的相互作用方式主要有五种：氢键作用、电相互静作用、氢键和静电作用、金属路易斯酸中心、疏水作用。而对阴离子识别受体的设计主要以氢键和静电作用及二者同时作用方式来设计合成。本文总结了基于氢键作用、电作用静及氢键和静电同时作用的四类（多酰胺基荧光受体、含含脲、硫脲基的荧光受体、含胍盐和硫脲盐的荧光受体、五元含杂环的荧光受体）阴离子荧光受体的设计、合成及对阴离子

化学传感器的研究进展分解

电流型气体传感器
电流型气体传感器(AGS )，属于电气传感器的一个大且重要的一个分类，有着悠久和丰富的历史。其在环境监控，医疗健康，工业安全保障监督和自动化工业上的应用受到越来越大重视[4]。电流式传感器既能满足一般检测所需要的灵敏度和准确性，又有体积小、操作简单、携带方便、可用于现场监测又价格低廉等优点。所以，在目前已有的各类气体检测方法中，电化学传感器占有很重要的地位，越来越引起国内外专家学者的普遍关注和成为竞相研发的热点项目之一。各种基于电阻、电位或氧化还原电流转化的电化学传感器得到了广泛的研究.
气体传感器的应用
光纤化学传感器
光纤化学传感器，在分析化学领域开辟了一片新天地。利用化学发光、生物发光以及光敏感器件与光导纤维技术制作传感器。特别是光导纤维传感器及以光导纤维为基础的各种探针技术，具有响应快、灵敏度高、抗电磁干扰能力强、体积小、功耗小、耐高温与腐蚀等特点，能够使多个光纤传感器共用同一根光纤、同一光源和同一信号检测设备，从而降低了系统成本，易于组成光纤传感网络。尤其是光纤传感器具有抗电磁干扰能力，这一特性使它在强电磁干扰或恶劣环境中仍然能够实现在线监测。光纤化学传感器在过程分析中具有很大的应用潜力，十儿年来得到了突吃猛进的发展，成为化学传感器研究的新方向[22]
化学传感器的研究进展分解
化学传感器的概念
化学传感器(chemical sensor)通常描述成一种分析方法，这种分析方法更适合于被称作“分析化验”或者 “感觉系统”，但是化学传感器通常是连续的获得数据信息，而感觉系统获得信息是不连续的[2]。在R. W . C atterall的著作[3]中将化学传感器定义为一种装置，通过某化学反应以选择性方式对特定的待分析物质产生响应从而对分析质进行定性或定量测定。此传感器用于检测及测量特定的某种或多种化学物质。

离子液体在传感器中的应用研究

离子液体在传感器中的应用研究离子液体，又称离子溶液，是指温度在常温以上的温度下，液态离子体系中的化合物，它们的一些性质近似于气体和液体的中间状态，具有优异的物理和化学性质，因此在许多领域都有广泛的应用。

其中，离子液体在传感器中的应用研究日益受到研究者的关注。

一、离子液体在传感器中的基本原理离子液体是一种极优异的电解质。

离子液体中，正负离子呈现对称分布，其碳氢成分的最低分解温度为230℃，也就是说，离子液体的热稳定性极好，能够在较高的温度范围内仍保持离子液体的液态。

因此，将离子液体与传感器结合，可以有效地提高传感器的灵敏度和选择性。

离子液体在传感器中的应用原理主要包括两个方面：1、离子液体增强传感器灵敏度传感器是一种将物理量或化学量转换为可供测量或记录的电信号的装置。

但是，传感器本身的灵敏度很难达到所需的要求。

离子液体的强极性和高离子化能力能够明显影响传感器的灵敏性能。

将离子液体添加到传感器中，能够增强传感器对检测物质的响应灵敏度，使得传感器在测量物质时具有更高的精度和灵敏度。

2、离子液体提高传感器选择性离子液体分子结构中的正、负离子可供选择，因此离子液体具有很高的选择性和分辨率。

离子液体可以与检测物质之间的化学反应和交互作用，如范德华力、氢键等等，来实现对检测物质的选择性检测。

因此，离子液体在传感器中的应用，可以提高传感器对特定目标物的选择性，从而更准确地进行测量和分析。

二、离子液体在传感器领域的应用离子液体在传感器领域有着广泛的应用，可以与多种传感器相结合，如电化学传感器、气体传感器、生物传感器等，从而实现多种检测和分析目标的快速检测。

1、电化学传感器离子液体电极是一种新的电化学传感器，它可以经受高温、高压和高电流密度等条件下的连续使用，并保持电化学活性。

因此，离子液体电极在电化学传感器中广泛应用，可应用于离子浓度、气体分析、蛋白质检测、DNA序列分析等领域。

2、气体传感器离子液体材料具有很高的选择性和灵敏度，可以通过离子液体敏感层改善气体传感器的响应时间、选择性和灵敏度。

氢键理论研究的现状及前景论文综述

氢键理论研究的现状及前景论文综述摘要：氢键是分子内或分子间的一种弱相互作用, 氢键的键能较小,但其存在却对物质的性质,结构等方面有很大影响，分子间存在氢键时, 大大地影响了分子间的结合力,故对氢键的研究应用也为对物质的性质有很大影响,在生物、化学、材料等领域起着重要的作用,是目前人们研究的热门领域之一。

关键词：氢键氢键类型氢键结构弱相互作用一.什么是氢键1.氢键的定义1920年首次提出氢键的定义，结合近年来氢键研究的进展，我们认为：氢原子受到与之成键的原子或原子基团的影响，同时又与另一个原子或原子基团形成一种弱相吸作用力，这就是氢键．可以用X一H⋯Y来表示。

2 .氢键的特点2.1 氢键存在形式广泛．水、醇、胺、羧酸、无机酸、水合物、氨合物等在气相、固相和超临界相都可能存在原子间、分子间、分子内、或正负离子间的氢键。

2.2 氢键具有方向性，Y原子与X一H形成氢键时，在尽可能的范围内要使氢键的方向与X一H键轴在同一个方向。

2.3 氢键具有饱和性．每个X一H只能与一个Y形成氢键。

2.4 氢键具有协同性，几个相互连接的氢键键能大于各单个氢键键能的加和。

2.5弱氢键具有柔性．弱极化X一H⋯Y氢键间有方向的静电作用和各向同性的范德华作用相差不多，从几何光学的角度上很容易被拉伸、压缩、弯曲。

3.氢键的本性关于氢键的本性目前没有统一认识，一般认为氢键是两个偶极子之间的三中心四电子静电作用力，但是氢键的方向性和饱和性不能完全用静电作用的观点来解释．从量子力学和键能角度来看，氢键也不同于共价键．一种新型NMR脉冲频率实验证明N—H⋯N、F—H⋯N、N—H⋯O—C、O一H⋯O氢键具有一定的共价性。

4 .氢键的强弱—键能氢键的强弱与X、Y的电负性大小、原子半径大小、氢键距离有关，但没有确定的关系，中性分子间氢键键能10～65 kJ／mol，强于范德华能(<8 kJ／mol)．离子间、离子一分子间氢键键能40～190 kJ／mol ，与弱共价键相当，最强的弱氢键和最弱的强氢键能量相当(20 kJ／mol)。

荧光化学传感器和化学计量型传感器用于离子识别的研究进展

荧光化学传感器和化学计量型传感器用于离子识别的研究进展喻艳华;付成【期刊名称】《江汉大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(42)3【摘要】荧光检测相对于放射性核素检测是一种高灵敏度、低成本、操作方便的化学检测技术，可以用于检测多种化学物质。

介绍了荧光化学传感器和化学计量型荧光探针的基本原理。

阐明了通过“点击”化学（Cu（I）催化下炔基与叠氮形成稳定的1，2，3-3氮唑化合物）合成荧光化学传感器和化学计量型荧光探针的应用，主要从3个方面展开，包括阴离子识别，阳离子识别以及阴、阳离子对的识别。

用于阳离子识别的荧光基团重点介绍了氟化硼二吡咯（BODIPY）、苯并噻二唑和香豆素。

%Fluorescence detection is highly sensitive, and avoids the expense and difficulties of handling radioac⁃tive tracers for most chemical measurements. The definition and principle of chemosensors and chemodosimeters have been introduced. The application of chemosensors and chemodosimeters which were synthesized by Cu(I)-cat⁃alyzed Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition of azides and terminal alkynes (CuAAC) reaction for ion recognition were reviewed from three parts: cation recognition, anion recognition and combined anion and cation recognition by re⁃cently reported examples. The fluorophores for cation detection were focused on 4,4-difluoro-4-bora-3a,4a-dia⁃za-s-indacene (BODIPY), benzothiadiazole and coumarin.【总页数】10页(P13-22)【作者】喻艳华;付成【作者单位】江汉大学交叉学科研究院，光电化学材料与器件省部共建教育部重点实验室江汉大学，湖北武汉 430056;江汉大学交叉学科研究院，光电化学材料与器件省部共建教育部重点实验室江汉大学，湖北武汉 430056【正文语种】中文【中图分类】O641【相关文献】1.一种用于识别氟离子和醋酸根离子的新型红外化学传感器 [J], 孙金煜;田晓慧;顾云;元以中;王军2.基于咔唑衍生物的荧光化学传感器的合成及其对金属离子的选择性识别性能 [J], 程鹏飞;刘永真;祖福丽;李茜;徐括喜3.基于杯芳烃识别金属离子的荧光化学传感器研究进展 [J], 麦健航;刘军民;王润和4.罗丹明类汞离子荧光化学传感器的研究进展 [J], 叶子润; 虞璐嘉; 雷玲; 张檬5.罗丹明类汞离子荧光化学传感器的研究进展 [J], 叶子润; 虞璐嘉; 雷玲; 张檬因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。