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快速检测臭氧并无害化,南开大学开发出新检测系统


  来源: 传感器专家网 时间:2021-02-07 编辑:仪器仪表WXF
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近日,由南开大学(中国天津)的张振杰领导的团队开发出传感器和排毒器合二为一的系统,该系统不仅可以快速,有选择地指示臭氧的存在,而且还可以使气体无害,在非常潮湿的空气中能可靠地起作用。


臭氧(O(3))会引起健康问题,例如呼吸困难,肺部损伤和哮喘发作。而目前基于半导体的检测臭氧的方法具有多种缺点,包括高功耗,低选择性以及由于潮湿空气导致的故障。迄今为止,旨在降低臭氧浓度的技术主要基于活性炭,化学吸收或催化降解。


为此,南开大学研究团队开发出一种可以快速检测并有效去除臭氧的材料——共价有机框架(COF)的材料。COF是具有扩展的多孔晶体结构的二维或三维有机固体。它们的成分通过牢固的共价键结合在一起。通过选择不同的组件,可以为许多应用量身定制COF,最终研究人员选择了易于生产的,由芳环系统制成的高度结晶的COF——各个结构单元通过称为亚胺的连接基团(通过双键与碳原子键合的氮原子)结合。


芳环系统制成的高度结晶的COF


亚胺COF通过从黄色到橙红色的快速颜色变化指示臭氧的存在,这可以用肉眼看到并由分光光度计记录。与许多其他检测器不同,亚胺COF在高湿度和宽温度范围内也非常可靠,灵敏且高效地工作。在水的存在下,水分子将优先结合亚胺基。


因此,研究人员断言,氢氧根离子(OH(α))被释放,与臭氧分子发生反应。带正电的氢原子保持与亚胺基的键合,引起颜色变化。如果存在的臭氧量多于水(或充满臭氧的空气已完全干燥),则过量的臭氧会与亚胺基结合并分解。每个亚胺基都会降解两个臭氧分子。这也会引起颜色变化,晶体结构开始缓慢塌陷。


因此,亚胺COF不仅可以检测臭氧,还可以可靠而有效地分解有害气体。这使其比为此目的使用的许多传统材料更有效。

关键词:检测臭氧 南开大学 检测系统    浏览量:3445

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