安徽工业高宏&乔红斌&何利芳Anal. Chem.：柔性MoS2量子点/PEDOT:PSS膜用于室温乙醛传感！

 1

研究内容

挥发性有机化合物（VOCs）是当今世界关注的空气污染物，其吸入严重影响人类健康。根据国际癌症研究机构的数据，在各种挥发性有机化合物中，乙醛（CH₃CHO）被归类为I类致癌物。但是，目前开发可穿戴式气体传感器在室温下检测乙醛的报道很少。

安徽工业大学高宏副教授、乔红斌教授和何利芳副教授首次使用MoS₂量子点/PEDOT:PSS复合膜作为活性层制造了柔性CH₃CHO传感器。结果表明，掺杂20wt% MoS₂量子点通感器的PEDOT:PSS对100 ppm CH₃CHO的响应值最高，为78.8%，检测限达到1 ppm。此外，传感器响应保持稳定超过3个月。相关工作以“Flexible Synergistic MoS₂Quantum Dots/PEDOT:PSS Film Sensor for Acetaldehyde Sensing at Room Temperature”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

 2

研究要点

要点1. 作者采用简单的原位聚合技术，用MoS₂量子点（MoS₂ QDs）均匀地掺杂在聚（3，4-亚乙基二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）制备了合成了MoS2-QDs/PEDOT:PSS复合膜，研究了所得柔性透明膜的CH₃CHO气敏性能。

要点2. 随着MoS₂量子点含量的优化加入到PEDOT:PSS基体中，制备的MoS₂ QDs/PEDOT:PSS复合膜在室温下的灵敏度显著提高，具有优异的选择性、足够的柔韧性和良好的稳定性。结果表明，掺杂20wt%MoS₂量子点的PEDOT:PSS对100 ppm CH₃CHO的响应值最高，为78.8%，检测限达到1 ppm。此外，传感器响应保持稳定超过3个月。不同的弯曲角度（从60°到240°）对传感器对CH₃CHO的响应几乎没有影响。

要点3. 作者揭示了增强的CH₃CHO传感机制，MoS2量子点和PEDOT:PSS之间的n−n异质结增加了氧分子的位点数量，以及MoS₂量子点与PEDOT:PSS之间的直接电荷转移，产生更高的响应和快速恢复的MoS2量子点/PEDOT:PSS气体传感器。

该工作提出了一个平台，以激发掺杂PEDOT:PSS材料的MoS₂量子点作为可穿戴气体传感器，用于在室温下检测CH₃CHO的高灵敏度化学电阻传感器。

 3

研究图文

图1.（a）MoS₂量子点的TEM和HRTEM（插图）。（b）MoS₂量子点的粒度分布和（c）PEDOT:PSS和（d）MoS₂量子点/PEDOT:PSS（20wt%MoS₂量子点将）的SEM截面。

图2.（a）MoS₂量子点/PEDOT:PSS（20wt%MoS₂量子点）气体传感器在100 ppm不同气体下的选择性。（b）PEDOT:PSS中MoS₂量子点含量对100 ppm CH₃CHO中气体传感器性能的影响。（c）具有不同MoS₂量子点含量的MoS₂量子点/PEDOT:PSS薄膜在大气中的I−V曲线。（d）具有不同膜厚度的传感器对100 ppm CH₃CHO的响应。

图3. 在室温（23°C）下，MoS₂量子点/PEDOT:PSS（20wt%MoS₂量子点）传感器的传感性能。

图4. MoS₂量子点/PEDOT:PSS传感器在23°C下的湿度和长期稳定性的影响。

图5. MoS₂量子点/PEDOT:PSS复合材料的CH₃CHO气敏机理。

 4

文献详情

Flexible Synergistic MoS₂ Quantum Dots/PEDOT:PSS Film Sensor for Acetaldehyde Sensing at Room Temperature

Ling Jin, Kai Yang, Lifan Chen, Ruran Yan, Lifang He,* Mingfu Ye, Hongbin Qiao,* Xiangfeng Chu, Hong Gao,* Kui Zhang

Anal. Chem.

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c00365