研究人员开发出“电子鼻” 可准确区分二甲苯异构体混合物

当油漆稀释剂、油墨和粘合剂干燥冷却，它们就会释放挥发性有机化合物 (VOC)，从而对人体健康构成极大威胁。二甲苯就是挥发性有机化合物的一种，它以三种异构体的形式存在，具有相同的元素，但排列方式略有不同。由于异构体非常相似，因此很难单独监测。

近日，一组研究人员表示，他们开发了一种带有多孔金属有机框架 (MOF) 薄膜的电子鼻(“e-nose”)，可以准确区分二甲苯异构体混合物。

此前，研究人员使用气相色谱分析来识别三种形式的二甲苯。但是这个过程需要昂贵的大型仪器，而且分析时间很长。因此，Lars Heinke 及其同事想看看是否可以将 MOF 薄膜整合到简单、更快的传感器中，以分别检测和测量空气中每种异构体的存在。

为此，他们制备了六种不同的多孔 MOF 薄膜，已知它们可以吸附二甲苯异构体，并将它们应用于称为“电子鼻”阵列中的重力传感器中。

在最初的实验中，研究小组使用 MOF薄膜对邻二甲苯、间二甲苯和p-二甲苯进行了实验。然后，他们测试了电子鼻区分浓度为 10 ppm 和 100 ppm 的混合物中二甲苯异构体的能力，这是美国国家职业安全与健康研究所的暴露限值。

通过使用机器学习算法分析传感器阵列数据，该团队可以确定混合物的成分，10 ppm 混合物的准确度为 86%，100 ppm 混合物的准确度为 96%。

研究人员表示，在环境监测中，基于 MOF 的电子鼻是一种用于区分三种二甲苯形式的简单设备。

该研究论文题为“VOC Mixture Sensing with a MOF Film Sensor Array: Detection and Discrimination of Xylene Isomers and Their Ternary Blends”，已发表在ACS Sensors上。

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