[发明专利]一种具有均匀连续包覆的核鞘结构的二氧化钛-金属有机骨架阵列及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种具有均匀连续包覆的核鞘结构的二氧化钛‑金属有机骨架阵列及其制备方法和用途，所述二氧化钛‑金属有机骨架阵列具有均匀连续包覆的核鞘结构，所述二氧化钛作为内核，所述金属有机骨架作为鞘层；所述二氧化钛为二氧化钛纳米线；所述金属有机骨架为Ti基bdc‑(NH₂)_x，x为0，1或2。所述二氧化钛‑金属有机骨架阵列中配体氨基数量可以进行调控，以及作为鞘层的金属有机骨架的厚度和均匀度也可以进行调控。所述作为鞘层的金属有机骨架厚度和均匀度的调控可以改变所述阵列结构的性能，所述作为鞘层的金属有机骨架中配体含氨基量的调控可以通过调控其可见光吸收能力来影响其性能的改变。

技术领域

本发明涉及二氧化钛-金属有机骨架阵列技术领域，尤其涉及一种具有均匀连续包覆的核鞘结构的二氧化钛-金属有机骨架阵列及其制备方法和用途。

背景技术

智能传感器是可穿戴设备、呼气诊断、电子皮肤、智能载具、空气质量监测和智慧家居的关键组成部分。其中，常用的金属氧化物(Metal oxides，MOX) 化学电阻型气敏传感器具有价格便宜、工作寿命长、易大批量生产等优点。然而，工作温度高(＞200℃)和选择性差是制约MOX化学电阻型气敏传感器应用于上述领域的两大瓶颈问题([Yao,M.S.；Tang,W.X.；Wang,G.E.；Nath,B.；Xu, G.,Adv.Mater.2016,28(26),5229-5234.]和[Zhang,J.；Liu,X.；Neri,G.；Pinna,N., Nanostructured Materials for Room-Temperature GasSensors.Adv.Mater.2016,28 (5),795-831.])。

高工作温度主要用于提供额外的内能以提升MOX表面检测气体的氧化和还原能力。然而，温度高将造成包括能耗大、易燃易爆气体危险源和无法与大部分柔性基底集成等问题。MOX表面的活性氧由于氧化还原活性高，容易与大部分气体发生反应，因而表现出交叉灵敏度，导致无法用于精确检测。

降低MOX气敏传感器工作温度的一种有效方式是采用光激发活性替代热激发产生表面活性氧。同时，由于激发源和检测信号(光电流)的分离，更低的噪声影响有利于进一步提升灵敏度。TiO₂是一种低成本、稳定、无毒无害和具有特殊光电性质的材料，因此，该材料被用于室温化学电阻型气敏传感器的开发。然而，由于其宽带隙、电子-空穴快速复合和低气-固接触面积，可见光催化辅助的TiO₂气敏传感器的性能极低。同时，用于拓宽光响应范围的染料或窄带隙半导体(如CdSe,CdS)或者由于光吸收效率低，或者不稳定，或者有毒有害，限制了其实际应用([Swierk,J.R.；Méndez-Hernández,D.D.；Mccool,N.S.； Liddell,P.；Terazono,Y.；Pahk,I.；Tomlin,J.J.；Oster,N.V.；Moore,T.A.；Moore, A.L.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2015,112(6),1681.]和[Wang,H.；Zhang,L.； Chen,Z.；Hu,J.；Li,S.；Wang,Z.；Liu,J.；Wang,X.,Chem.Soc.Rev.2014,43(15), 5234-44.])。