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  人類日常生活中的各種活動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致?lián)]發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的排放，包括碳基、醇類、烷烴、烯烴、酯類、芳香烴、醚和酰胺。這些化合物對(duì)環(huán)境保護(hù)、職業(yè)安全和人類健康都構(gòu)成危險(xiǎn)。準(zhǔn)確識(shí)別室內(nèi)、環(huán)境以及呼出氣體中特定的VOC，對(duì)于保護(hù)人類生理健康至關(guān)重要。例如，甲醛是一種威脅人類健康的重要?dú)鈶B(tài)污染物，而呼出丙酮水平可能表明患有糖尿病。傳統(tǒng)的揮發(fā)性有機(jī)化合物檢測(cè)技術(shù)一般基于分光光度法、氣相色譜/質(zhì)譜法和離子遷移率光譜法來(lái)檢測(cè)室內(nèi)空氣樣品或呼出氣體樣品。然而，這些傳統(tǒng)方法存在費(fèi)用高、缺乏移動(dòng)性、無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和低吞吐量等問(wèn)題。鑒于此，曼徹斯特大學(xué)李加深團(tuán)隊(duì)涉及了一種新的材料結(jié)構(gòu)，利用聚乙二醇修飾細(xì)菌纖維素氣凝膠，并結(jié)合石墨烯和金屬氧化物制備出一種復(fù)合材料傳感器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)各種揮發(fā)性有機(jī)物。

圖一：細(xì)菌纖維素/石墨烯/金屬氧化物復(fù)合材料的制備工藝。

圖二：復(fù)合材料的橫切面SEM圖像。

圖三：細(xì)菌纖維素的表征結(jié)果。

圖四：細(xì)菌纖維素復(fù)合材料在不同揮發(fā)性有機(jī)物上的氣體傳感性能。

  圖四展示了細(xì)菌纖維素復(fù)合材料在不同揮發(fā)性有機(jī)物上的氣體感應(yīng)性能。結(jié)果表明，該復(fù)合材料對(duì)可揮發(fā)有機(jī)化合物具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)響應(yīng)性能。含有氧化鋅的復(fù)合材料在濃度為10 ppm的丙酮時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，實(shí)時(shí)電阻變化值高達(dá)64%。氧化鋅在甲醛檢測(cè)方面也優(yōu)于二氧化鈦，而僅在乙醇檢測(cè)方面，二氧化鈦的峰值響應(yīng)（28%）略優(yōu)于氧化鋅（27%）。與單純使用純石墨烯相比，使用石墨烯聯(lián)合氧化鋅或二氧化鈦可以顯著提高傳感系統(tǒng)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的響應(yīng)速度和可逆性。含有二氧化鈦的復(fù)合材料的最小可檢測(cè)濃度約為1.43 ppm，足以分析人類呼出的丙酮以達(dá)到預(yù)診斷疾病功能。含有氧化鋅的傳感器表現(xiàn)出與甲醛濃度指數(shù)相關(guān)性和極低檢測(cè)閾值。該靈敏度水平足以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)甲醛TLV濃度（0.75 ppm），以確保人類健康和日常工作的安全保護(hù)。

  論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589472408001X?via%3Dihub