Printed Capacitive Sensors Based on Ionic Liquid/Metal‐Organic Framework Composites for Volatile Organic Compounds Detection

材料科学 电容感应 离子液体 金属有机骨架 多孔性 丙酮 介电谱 分析物 选择性 化学工程 电极 纳米技术 复合材料 电容 电化学 有机化学 计算机科学 色谱法 化学 吸附 物理化学 工程类 操作系统 催化作用
作者
E. Fernández,Paula G. Saiz,Nikola Peřinka,Stefan Wuttke,Roberto Fernández de Luis
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:31 (25) 被引量:32
标识
DOI:10.1002/adfm.202010703
摘要

Abstract In this paper, the potential of 2D printing technologies to create thin film gas sensors from ionic liquid (IL)/metal–organic framework (MOF) composites is evaluated. To accomplish this, the MOF is synthesized solvothermally, and impregnated with the IL. The structure and basic properties of the IL/MOF composites are characterized using thermal, spectroscopic, and X‐ray diffraction techniques, and the resultant sensing capacity of the bulk material is evaluated by impedance spectroscopy. The IL/MOF systems are then integrated into a 2D printed silver capacitive circuit by spray and tested on a custom‐made gas flow apparatus. Exposure of the IL/MOF based sensors to water, acetone, and ethanol induces a repetitive variation of the capacitance (from 0.05 to 7 pF) that is dependent on the nature of the gas. IL/MOF based sensors can detect changes in concentrations in the range of 10k–100k ppm in less than a second. The conclusions of this work are the first steps towards the development of 2D printed sensors based on IL/MOF materials. Such materials offer countless possibilities to tailor the porosity, chemistry, selectivity, and electrical response to make the sensor suitable to detect the desired analyte.
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