一种基于Cu2O模拟酶的分子印迹传感器，可用于多西环素的光谱和比色双模式检测

《Microchemical Journal》：A molecularly imprinted sensor based on Cu 2O mimic enzyme for spectroscopic and colorimetric dual-mode detection of doxycycline

本研究通过水热法合成MXene/NiCoOH复合材料，显著提升氨气传感性能，响应值达61%（1 ppm），检测限0.32 ppm，具有高灵敏度、选择性和稳定性，为环境监测提供新材料。

　　MXene作为一种新型的二维材料，因其独特的物理化学性质在气体传感领域展现出巨大的潜力。Ti?C?Tx MXene因其较大的比表面积、优异的导电性和可调节的表面特性，成为检测有害挥发性有机化合物（VOCs）的理想材料之一。然而，在实际应用中，纯MXene基传感器仍然面临一些挑战，例如响应值较低、基线漂移明显以及恢复时间较长等问题，这些问题限制了其在现实环境中的使用效果。为了解决这些问题，研究人员开发了一种新型的复合材料——花形MXene与镍钴氢氧化物（NiCoOH）复合物（MXene/NiCoOH），并采用简单的水热法进行合成，以制造出高性能的氨气（NH?）传感器。

通过对合成材料的结构和性能进行深入研究，发现MXene/NiCoOH复合物在多个方面优于纯MXene。首先，X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、透射电子显微镜（TEM）以及X射线光电子能谱（XPS）分析结果表明，这种复合材料被成功合成。这些表征手段不仅验证了材料的组成，还揭示了其微观结构特征。其中，XRD图谱显示NiCoOH的特征峰，而MXene的特征峰则呈现出不同的分布，这表明两种材料之间存在良好的界面结合。此外，FESEM和TEM图像揭示了复合材料的花形结构，这种结构为气体分子提供了更多的吸附位点，从而提高了传感器的灵敏度。

在气体传感性能方面，MXene/NiCoOH复合物表现出显著的优势。研究结果显示，该复合材料在室温下对1 ppm（百万分之一）的NH?具有高达61%的响应值，而纯MXene的响应值仅为4.6%。这一显著提升主要归因于复合材料中NiCoOH与MXene之间的协同效应。NiCoOH作为一种具有丰富活性位点和强催化性能的材料，能够有效促进NH?的吸附和反应过程。同时，MXene的层状结构提供了大量的表面积，使其能够容纳更多的NH?分子。这两种材料的结合不仅增加了传感器对NH?的吸附能力，还改善了其响应速度和恢复特性。

在响应时间与恢复时间方面，MXene/NiCoOH复合物传感器表现出快速的反应特性。实验数据表明，该传感器对1 ppm NH?的响应时间为24秒，恢复时间为160秒，远优于纯MXene传感器的性能。这一改善的原因可能与复合材料中电子相互作用和界面结构有关。NiCoOH与MXene之间的电子转移可以增强材料的导电性，从而加快气体分子与传感器之间的相互作用过程。此外，复合材料的层状结构可能促进了气体分子的扩散，使其更容易与材料表面的活性位点接触，从而提高了响应速度。

在灵敏度和选择性方面，MXene/NiCoOH复合物传感器也表现出色。研究发现，该传感器在检测NH?时具有较高的灵敏度，同时能够有效区分NH?与其他气体，显示出良好的选择性。这种选择性主要来源于NiCoOH与MXene之间的协同效应，以及复合材料表面丰富的氧空位和活性位点。氧空位可以作为NH?分子的吸附位点，而活性位点则能够增强NH?与材料之间的相互作用，从而提高传感器的灵敏度和选择性。

此外，MXene/NiCoOH复合物传感器还展现出优异的长期稳定性和重复性。实验表明，该传感器在多次测试中能够保持稳定的响应值，且在长时间运行后仍能维持较高的性能。这一特性对于实际应用中的气体检测尤为重要，因为传感器需要在复杂的环境中长期运行，同时保持其检测能力不变。

为了进一步验证这些性能，研究人员对MXene/NiCoOH复合物的传感机制进行了深入探讨。通过分析吸附/脱附过程和能带图，他们发现该复合材料的高响应性能主要源于其独特的结构和丰富的活性位点。MXene的层状结构为NH?提供了更多的吸附位点，而NiCoOH则通过其强催化活性促进了NH?的反应过程。这种协同效应使得传感器能够在室温下实现高效的气体检测。

总的来说，MXene/NiCoOH复合物作为一种新型的气体传感材料，具有显著的优势。它不仅提高了传感器的响应值，还改善了其响应速度、恢复特性和选择性。这些性能的提升使得该材料在实际应用中更具竞争力，尤其是在需要实时监测和高灵敏度检测的环境中。通过简单的水热法合成，这种复合材料为开发高性能的室温气体传感器提供了新的思路和方法。未来，随着对MXene及其复合材料研究的深入，有望在更多领域实现其应用价值，如环境监测、工业安全、医疗健康等。