石墨烯為載體的石蕊試紙類色變傳感器問世

       近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研究人員成功研發(fā)出一種以石墨烯為載體的石蕊試紙類的色變傳感器。該新型色變傳感器可以方便而靈敏地檢測(cè)生活環(huán)境中的氣態(tài)有機(jī)污染物。研究成果日前發(fā)表于《先進(jìn)功能材料》。

       生活環(huán)境中產(chǎn)生的氣態(tài)有機(jī)污染物，對(duì)環(huán)境和人類健康都造成一定危害。近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研究人員成功研發(fā)出一種以石墨烯為載體的石蕊試紙類的色變傳感器。該新型色變傳感器可以方便而靈敏地檢測(cè)生活環(huán)境中的氣態(tài)有機(jī)污染物。研究成果日前發(fā)表于《先進(jìn)功能材料》。

       記者在哈工大基礎(chǔ)交叉科研院微納米技術(shù)研究中心見到了這種“神奇”試紙。試紙為藍(lán)色，大小如同日常生活中可見到的測(cè)試酸堿度的PH試紙一樣。隨后，課題組成員、博士生王曉娜將一片試紙放入玻璃瓶?jī)?nèi)，當(dāng)試紙遇到玻璃瓶?jī)?nèi)的有毒氣體時(shí)，立即變成了粉紅色。據(jù)介紹，當(dāng)有毒氣體濃底越高時(shí)，試紙的顏色也就變得越深。

       “看上去這只是一張普通的試紙，但是它卻很有科技含量。”王曉娜告訴記者，它是以石墨烯為載體的石蕊試紙類的色變傳感器，石墨烯是目前世界上已知的最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料，也是目前全世界研究的熱點(diǎn)。

       該課題負(fù)責(zé)人胡平安教授表示。隨著百姓對(duì)健康越來越關(guān)注，越來越多的家庭在裝修后進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)，這種檢測(cè)收費(fèi)并不便宜，還需要幾天的時(shí)間。“是否能找到一種方便、靈敏又便宜的檢測(cè)試法。”課題組想到了測(cè)試酸堿度的PH試紙，而石墨烯這種新材料可與室內(nèi)環(huán)境和檢測(cè)目標(biāo)更好的接觸，從而提高檢測(cè)靈敏性。“室內(nèi)空氣中即使有0.01%的污染也會(huì)被檢測(cè)出來……”胡平安說。

       有機(jī)有毒氣體是室內(nèi)環(huán)境及空氣中的重要污染源，有機(jī)污染物(簡(jiǎn)稱POPs)是指具有長(zhǎng)期殘留性是指具有長(zhǎng)期殘留性、Pollutants，簡(jiǎn)稱POPs)是指具有長(zhǎng)期殘留性、生物蓄積性、半揮發(fā)性和高毒性，并通過各種環(huán)生物蓄積性、半揮發(fā)性和高毒性，境介質(zhì)(大氣、土壤等)境介質(zhì)(大氣、水、土壤等)能夠長(zhǎng)距離遷移并對(duì)人類健康和環(huán)境造成嚴(yán)重危害的天然或人工合成的有機(jī)化合物。研發(fā)應(yīng)用于有機(jī)污染物的簡(jiǎn)易而靈敏的檢測(cè)方法對(duì)人體健康保護(hù)具有重要的意義。

       目前，該課題組制成的試紙是石墨烯與聚丁二炔的復(fù)合薄膜，主要針對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)常見的有機(jī)化學(xué)污染物。對(duì)于室內(nèi)裝修污染最常見的甲醛等污染，研發(fā)人員說，只要變換一下這種石墨烯復(fù)合薄膜反應(yīng)物質(zhì)即可。制造這種薄膜的成本也很低廉，一小片試紙只需幾毛錢。據(jù)了解，這種以石墨烯為載體的石蕊試紙類的色變傳感器在全球也是首次研發(fā)。

       為此，哈工大基礎(chǔ)交叉科研院微納米技術(shù)研究中心胡平安課題組在國(guó)家自然科學(xué)基金委和“973”項(xiàng)目的支持下，對(duì)石墨烯等二維結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行了深入系統(tǒng)研究，最終研發(fā)出了基于類石墨烯硫化鎵超薄片的新型剛性及柔性光電器件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這種器件性能大大超過了目前文獻(xiàn)報(bào)道的其他二維材料(如石墨烯、二硫化鉬等)。