新型晶體智能材料可快速檢測並高效去除臭氧

2021-01-07 科學網

新型晶體智能材料可快速檢測並高效去除臭氧

作者：

小柯機器人

發布時間：2020/12/18 22:34:22

南開大學張振傑研究團隊合成出能夠快速檢測並高效去除臭氧的晶體智能材料。該研究於2020年12月15日在線發表於《德國應用化學》。

研究人員首次開發了用於智能感應和有效去除臭氧的共價有機框架（COF）。值得注意的是，基於亞胺的COF在寬泛的工作條件下（例如，在有無水分的的室溫下）對臭氧的響應速度極快（<1 s），並低至0.1 ppm。

此外，研究人員發現基於亞胺的COF還可以用作出色的臭氧去除劑，可以有效地將臭氧濃度降低到推薦的人類安全限值（<0.1 ppm）以下。通過各種表徵技術和分析深入揭示了亞胺COF優異性能的機制。該研究不僅為臭氧的感測和去除提供了一種新型的先進材料，而且拓寬了COF的應用範圍。

據介紹，傳統的臭氧感測和去除材料仍然遭受高能耗和低效率的困擾。因此，尋求具有高效率和廣泛工作條件的新型臭氧響應材料具有重要意義。

附：英文原文

Title: Rational Fabrication of Crystalline Smart Materials for Rapid Detection and Efficient Removal of Ozone

Author: Dong Yan, Zhifang Wang, Peng Cheng, Yao Chen, Zhenjie Zhang

Issue&Volume: 15 December 2020

Abstract: Traditional ozone sensing and removal materials still suffer from high energy consumption and low efficiency. Thus, seeking new ozone‐responsive materials with high efficiency and broad working conditions is of great significance. In this contribution, we first developed covalent organic frameworks (COFs) for smart sensing and efficient removal of ozone. Notably, imine‐based COFs possess dramatically fast optical responses (<1 s) to ozone as low as 0.1 ppm under broad working conditions (e.g., in the presence or absence of moisture, room temperature). Moreover, we found that imine‐based COFs can also be applied as excellent ozone removers that can efficiently reduce the ozone concentration below the recommended safety limit (<0.1 ppm) for humans. The mechanism for the outstanding performance of imine‐based COFs was in‐depth unveiled by various characterization techniques and analyses. This study not only provides a new type of advanced materials for ozone sensing and removal but also broadens the application scope of COFs.

DOI: 10.1002/anie.202015629

Source: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202015629

相關焦點

  • 合肥物質研究院製備出一種穩定性高、可高效去除水中重金屬的材料
    近期，中科院合肥研究院固體所納米材料與器件技術研究部環境與能源納米材料中心團隊採用兩步溶劑熱合成法，製備了一種極高穩定性的1T相MoS2材料（1T-MoS2），其1T相在空氣中可以穩定長達一年時間，在水環境中也能維持穩定的寬間距結構，保證了離子快速傳輸，展現出高效的Cr(VI)
  • 國外研發新型光纖傳感器,可快速遠程檢測氫氣洩露
    對此，最近，俄羅斯和捷克的研究團隊最新 開了一種基於光纖的氫氣檢測傳感器，這一傳感器簡單、靈敏度高，可用於快速遠程檢測，成本是傳統色譜儀的10%，未來有望廣泛用於無人值守加氫站以及燃料電池應用中。資料圖　　據了解，俄羅斯託木斯克國立理工大學與布拉格化工大學聯合提出了這種基於廣泛使用的光纖新型傳感器，以確保準確檢測空氣中的氫分子。這項研究將發表在美國化學協會《傳感器》期刊上。　　可以說，快速、準確地檢測混合氣體中的氫分子十分重要。目前，已有多種方法，包括電子傳感器，然而這些電子傳感器，有時也會成為潛在的火花源。
  • 新材料可從有毒廢水中快速、高效去除銅
    目前，針對被金屬離子汙染的水源一般採用吸附的方式來淨化，吸附過程缺乏針對性，比如，無法針對某一金屬離子，如銅離子進行去除，且吸附材料的能力都是有限的，需要定期更換。美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室（Berkeley Lab）領導的一個科學家團隊開發了一種新材料，即ZIOS（鋅咪唑水楊醛肟），能夠以前所未有的精度和速度鎖定並捕捉廢水中的銅離子。研究成果近日發表在《Nature Communications》雜誌上。ZIOS技術可以清除特定的重金屬離子，其在原子水平上的控制措施遠遠超過了目前的技術水平。
  • 新型晶體將電子限制在一維空間 可用於開發自旋電子器件
    原標題：新型晶體將電子限制在一維空間 可用於開發自旋電子器件 　　核心提示：只沿著拐角邊緣傳導自旋電流。
  • 「新型硼酸鹽非線性光學晶體材料的研究」項目獲新疆維吾爾自治區...
    由中國科學院新疆理化技術研究所電子信息材料與器件自治區重點實驗潘世烈研究員主持完成的「新型硼酸鹽非線性光學晶體材料的研究」項目榮獲2010年度自治區科技進步一等獎。潘世烈研究員及其領導的光電功能晶體材料團隊開展新型硼酸鹽非線性光學晶體材料的設計、合成、晶體生長及性能研究。首次設計、生長出具有較大非線性光學係數和雙折射率的新型非線性光學晶體材料Bi2ZnOB2O6。
  • 隨心變，夠智能——從變色龍到智能材料
    千百年來的進化使它們擁有這種特殊的能力，能利用皮膚中的光子晶體，輕鬆的完成皮膚顏色的改變。人類對變色龍的這一特性十分好奇，近年來，科學家耗費大量的努力，發現了一種可以根據環境變色的光子晶體「智能皮膚」。美國埃默裡大學的化學家們在著名期刊ACS nano雜誌的研究中，介紹了他們發明的一種隨熱量和太陽光變色的柔性智能皮膚。
  • 南昌大學「JACS」優化兼具柔性-剛性MOFs用於高效去除乙炔
    近日，南昌大學資源環境與化工學院王珺團隊的最新研究成果以《優化兼具柔性-剛性金屬有機框架材料的孔結構並用於高效乙炔去除》（Optimizing Pore Space for Flexible-Robust Metal-Organic Framework to Boost Acetylene Removal
  • 中山大學張杰鵬探索新型多孔材料，可實現「反轉」吸附和高效分離
    、合成橡膠、以及用作家用燃料、溶劑、製冷劑等，張杰鵬團隊設計的多孔分子晶體展現出的丁烷 / 異丁烷分子篩效應便可用於工業生產中丁烷的分離提純。和常規的多孔材料相比，MOF 的框架柔性特別顯著，其存在多個熱力學介穩態，可以對外界刺激產生豐富多樣的結構響應和動態行為，且通常可以因客體分子的吸附 / 脫附而相互切換，並表現出類似於海綿膨脹 / 收縮的形態，張杰鵬團隊研究發現，「MOF 孔表面的修飾與其自身的柔性結合」 展現出的特性，可用於有效提高儲存、分離、傳感等性能。
  • 國際頂級期刊聚焦西科大新型超浸潤材料應用研究成果
    然而由於煙霧產物擴散速度慢導致普通煙霧探測器探測響應時間較長，且無法用於室外複雜氣候和材料無煙充分燃燒等情況，難以實現高效的火災探測和預警等功能。因此，開發可適應於各種苛刻環境，對易燃物可快速探測的新型多功能高溫預警傳感器是環境安全領域中的一項重大挑戰。
  • 米家空氣淨化器F1體驗:可高效去除PM2.5、H1N1甲型流感病毒等
    科技犬已經提前拿到了這款新品，通過科技犬的上手體驗來快速了解這下這款新品吧。人們在室內活動時的呼吸區域距離在0.5米-2米之間的空間中，米家空氣淨化器F1的出風口恰好在這個區域空間內，送出的乾淨的空氣快速的進入「呼吸區」，使用者可快速有效的吸入「乾淨」的空氣。同時利用全新空氣動力系統，採用傾斜式出風設計，與氣流形成「黃金夾角」，出風具有強有力的攪動能力，從上方衝至天花板，再沿著牆壁、地面四散至整個房間，形成屋內大循環。
  • 新材料可在常溫常壓下高效清除二氧化氮
    新華社北京６月１３日電美國能源部橡樹嶺國家實驗室最近發布新聞公報說，該實驗室研究人員與國際同行合作開發出一種金屬－有機框架材料，能在常溫常壓下的潮溼環境中高效清除氣體混合物裡的二氧化氮，而且反覆再生多次後仍保持良好性能。
  • 【科研進展】新型半導體二維原子晶體鍺矽烷材料的帶隙調控
    【科研進展】新型半導體二維原子晶體鍺矽烷材料的帶隙調控 2020-04-01 07:00 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務
  • 水處理催化臭氧技術 常用的3種催化劑總結
    研究發現，多相催化劑主要有三種作用：一是吸附有機物，對那些吸附容量比較大的催化劑，當水與催化劑接觸時，水中的有機物首先被吸附在這些催化劑表面，形成有親和性的表面螯合物，使臭氧氧化更高效。二是催化活化臭氧分子，這類催化劑具有高效催化活性，能有效催化活化臭氧分子，臭氧分子在這類催化劑的作用下易於分解產生如羥基自由基之類有高氧化性的自由基，從而提高臭氧的氧化效率。
  • 榮晟環保:新型智能包裝材料項目破土動工 投產後預計年銷10億
    近日，榮晟環保年產3億平方米新型智能包裝材料建設項目已在嘉興平湖開工奠基。這是公司深入推行智能製造、「機器換人」，加快轉型升級和提質增效的有力舉措，項目投產後預計年銷售收入近10億元。上述年產3億平方米新型智能包裝材料建設項目總投資3億元，規劃用地約50畝，總建築面積4萬多平方米。項目擬採用智能化製造技術，使公司從單一傳統紙板生產升級為集紙箱包裝、印刷產品的研發、設計、生產、銷售於一體。通過融入智能製造、物聯網管理，打造全新智能工廠，全面提高公司的核心競爭力和可持續發展能力。
  • 中科院專家研製出快速去除飲用水重金屬的新材料
    （原標題：中科院專家研製出快速去除飲用水重金屬的新材料）
  • 快速檢測新型冠狀病毒,生物晶片再立功
    芯超生物1月17日即研製成功了新型冠狀病毒核酸檢測試劑盒，已捐贈2萬人份檢測試劑盒到全國各地醫院及疾控中心，第二批捐贈價值300萬元試劑盒，可方便快速地用於社區衛生服務中心、基層醫院的早篩早診，不但增加檢測和診療的時效性，而且可以有效防止廣大群眾在大型醫院密集檢查而導致的交叉感染。但需要進一步臨床驗證才可以批量生產，爭取進入國家藥監局應急通道，儘早申請醫療器械註冊證。
  • 金屬材料檢測對象金屬材料晶體的詳細介紹
    金屬材料檢測中「力學性能試驗」的對象——金屬與合金的晶體結構。什麼是晶體？固體物質，根據原子在內部的排列特徵可分為晶體和非晶體兩大類。原子按一定的幾何形式周期性地重複排列而成的固態物質稱之為晶體，原子無規則地堆積在一起的固態物質稱為非晶體。
  • 設計合成新型硼酸鹽光學晶體材料研究獲進展
    硼酸鹽具有豐富的化學結構，B原子可採用BO3和BO4兩種配位方式，並進一步聚合成一維的鏈，二維的層和三維的網絡，使硼酸鹽具有豐富的晶體結構。因此，硼酸鹽是設計合成新型光學晶體材料的優選體系。基於陰離子基團理論，BO3 平面基元具有不對稱電子云分布的π 共軛軌道，具有較大的微觀極化率，平行排列的BO3 平面基元利於使材料獲得好的倍頻效應和雙折射性質，這兩個參數直接決定了材料的雷射轉換效率和倍頻應用波段範圍。
  • 【材料課堂】材料最前沿: 航空航天複合材料、石墨烯導電膠水、時間晶體、二維「奇蹟」材料、無損超材料……
    石墨烯用做導電膠水諾獎得主預言得到證實：發現一種嶄新的物質形態——時間晶體二維「奇蹟」材料瘋狂玩轉柔性科技由純的bis-PCBM異構體輔助晶體工程得到高效高穩定鈣鈦礦太陽能電池美國加州大學製備出無損超材料可以使雷射更高效全球首臺採用碳纖維複合材料製成的機器人系統問世美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室研究高性能碳纖維複合材料構件3D