近日，由南開大學（中國天津）的張振杰領導的團隊開發(fā)出傳感器和排毒器合二為一的系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以快速，有選擇地指示臭氧的存在，而且還可以使氣體無害，在非常潮濕的空氣中能可靠地起作用。
臭氧（O（3））會引起健康問題，例如呼吸困難，肺部損傷和哮喘發(fā)作。而目前基于半導體的檢測臭氧的方法具有多種缺點，包括高功耗，低選擇性以及由于潮濕空氣導致的故障。迄今為止，旨在降低臭氧濃度的技術主要基于活性炭，化學吸收或催化降解。
為此，南開大學研究團隊開發(fā)出一種可以快速檢測并有效去除臭氧的材料——共價有機框架（COF）的材料。COF是具有擴展的多孔晶體結構的二維或三維有機固體。它們的成分通過牢固的共價鍵結合在一起。通過選擇不同的組件，可以為許多應用量身定制COF，最終研究人員選擇了易于生產的，由芳環(huán)系統(tǒng)制成的高度結晶的COF——各個結構單元通過稱為亞胺的連接基團（通過雙鍵與碳原子鍵合的氮原子）結合。
亞胺COF通過從黃色到橙紅色的快速顏色變化指示臭氧的存在，這可以用肉眼看到并由分光光度計記錄。與許多其他檢測器不同，亞胺COF在高濕度和寬溫度范圍內也非?？煽?，靈敏且高效地工作。在水的存在下，水分子將優(yōu)先結合亞胺基。
因此，研究人員斷言，氫氧根離子（OH（α））被釋放，與臭氧分子發(fā)生反應。帶正電的氫原子保持與亞胺基的鍵合，引起顏色變化。如果存在的臭氧量多于水（或充滿臭氧的空氣已完全干燥），則過量的臭氧會與亞胺基結合并分解。每個亞胺基都會降解兩個臭氧分子。這也會引起顏色變化，晶體結構開始緩慢塌陷。
因此，亞胺COF不僅可以檢測臭氧，還可以可靠而有效地分解有害氣體。這使其比為此目的使用的許多傳統(tǒng)材料更有效。
