Функциональные металлоорганические каркасы как эффективные сенсоры газов и летучих соединений

Разработка эффективных сенсорных материалов с высокими характеристиками для селективного, быстрого и чувствительного обнаружения газов и летучих органических соединений (ЛОС) имеет важное значение для охраны здоровья человека и окружающей среды, включая мониторинг загрязнения воздуха внутри помещений и на открытом воздухе, управление промышленными процессами, контроль качества пищевых продуктов и содействие ранней диагностике заболеваний. Металлоорганические каркасы (МОК) представляют собой уникальный тип кристаллических пористых твердых материалов, состоящих из металлических узлов (ионов металлов или кластеров) и функциональных органических лигандов. В последние годы их широко исследовали для возможного применения в качестве высокоэффективных сенсоров для обнаружения различных газов и ЛОС благодаря большой удельной поверхности, регулируемому размеру пор, функционализируемым участкам и интересным свойствам, таким как электропроводность, магнетизм, сегнетоэлектричество, люминесценция и хромизм. Высокая пористость МОК позволяет им прочно взаимодействовать с различными аналитами, включая газы и ЛОС, что приводит к легко измеряемым откликам по различным физико-химическим параметрам. Хотя значительная часть недавних исследований люминесцентных сенсоров на основе МОК была обобщена в нескольких превосходных обзорах (по состоянию на 2018 год), отсутствует всеобъемлющий обзор применения этих материалов для обнаружения газов и ЛОС на основе хеморезистивных, магнитных, сегнетоэлектрических и колориметрических механизмов. В этом обзоре мы освещаем наиболее современные достижения в разработке сенсорных и переключающих материалов на основе МОК, уделяя особое внимание механизмам детектирования, основанным на электричестве, магнетизме, сегнетоэлектричестве и хромизме. Мы проводим всесторонний анализ взаимодействий МОК с аналитами в этих процессах, играющих ключевую роль в сенсорных характеристиках сенсоров и переключателей на основе МОК. Мы подробно обсуждаем возможные применения сенсорных и переключающих материалов на основе МОК для обнаружения кислорода, водяного пара, токсичных промышленных газов (таких как сероводород, аммиак, диоксид серы, закись азота, оксиды углерода и углерод...