二维纳米材料作为一种新型的多功能材料，在化学电阻型气体传感应用中也展现了显著的优势：1）大的比表面积以及独特的2D几何形状将大量的活性位点直接暴露于分析物分子；2）2D结构限制了载流子在2D平面内迁移，促进了电荷的传导；3）更重要的是，丰富的表面化学可以作为额外的功能基序的修饰位点，这可能会进一步调节传感性能。
共价有机骨架（COFs）是一种通过共价键连接的结晶材料，其稳定性高、有机成分可设计、孔结构规整以及活性位点可目的性改进等优点。COF材料所展现出的特征在传统的气体传感材料中很少观察到，其是非常适合应用于气体传感。然而，COF材料通常是被合成为不规则的微晶，很大程度上阻碍了其在气体传感应用的开发。鉴于2D材料在气体传感中的优势，将COF材料制成2D纳米结构将是一种可行的策略，可以充分利用其优势来改善传感性能。
图1. TPCOF特异性以及高灵敏度的检测NO2。 近日，华南师范大学兰亚乾教授、陈宜法副教授团队联合中科院福建物质结构研究所徐刚研究员团队报道了一种基于非线性配体的COF 2D纳米片材料，设计得到的H2-TPCOF不仅大大减少了层间相互作用，且预留的卟啉环可作为其金属可修饰位点，极大的改善了材料的气敏性能，实现室温下对NO2的高灵敏度和特异性传感。 图2. H2-TPCOF的表征图。 图3. Co-TPCOF的室温气敏性能。 图4. Co-TPCOF的DFT理论计算以及原位红外测试。 实验结果表明，这种由非线性桥联配体和卟啉组分组装的COF材料，大大降低了层间应力，使超薄纳米片的直接合成成为可能。作者预先设计的卟啉环可作为其表面可修饰的位置进行后金属化，有效的实现传感性能的改善。金属化的Co-TPCOF对NO2表现出高度的特异性，是已报道的2D材料和COF材料中灵敏度最高的材料之一，具有6.8 ppb的超低检测限以及快速的响应速度。此外，通过密度泛函(DFT)计算以及原位红外表征对传感机理进行了深入的研究，揭示了钴卟啉中心的重要作用，提出其可能的NO2传感作用机理。 这工作为设计更多表面化学含量丰富的2D传感材料提供了一条新的途径。 论文信息： Porphyrin-Based COF 2D Materials: Variable Modification of Sensing Performances by Post-Metallization Ya-Qian Lan, Ming Liu, Yong-Jun Chen, Xin Huang, Long-Zhang Dong, Meng Lu, Can Guo, Daqiang Yuan, Yifa Chen, Gang Xu, Shun-Li Li Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202115308
