福州大学林振宇/罗芳等人Anal. Chem.：基于无铅钙钛矿/MOFs的H2S光电化学传感器

究内容

卤化物钙钛矿已成为一类极具前景的光电材料。然而，铅基钙钛矿的毒性和相对较弱的稳定性阻碍了其应用。

福州大学林振宇、罗芳和Yue Lin 通过原位生长方法合成了一种包括无铅钙钛矿碘化铯铜(CsCu 2 I 3 )纳米晶体和金属有机框架(MOF-801)的复合材料(CsCu 2 I 3 /MOF-801)，表现出卓越的稳定性和卓越的光电特性。作者利用H 2 S和复合材料之间的固有反应性(导致Cu 2 S的形成和结构改变)，设计了一种用于H 2 S检测的异常灵敏的光电化学传感器。该传感器的线性检测范围为0.005至100 μM，显著的检测限为1.67 nM，非常适合于大鼠大脑中H 2 S的精确定量。相关工作以“ Photoelectrochemical Sensor for H2S Based on a Lead-Free Perovskite/Metal-Organic Framework Composite ”为题发表在国际著名期刊 Analytical Chemistry 上。

研究要点

要点1. 为了减轻铅基钙钛矿量子点的毒性，提高其稳定性和光电性能，作者采用原位生长策略在无铅钙钛矿(CsCu 2 I 3 纳米晶体)表面掺入锆基金属有机骨架(MOF-801)(CsCu 2 I 3 /MOF-801)，其表现出卓越的稳定性和卓越的光电特性。

要点2. MOF-801可以通过充当CsCu 2 I 3 纳米晶体与外部环境之间的保护屏障，以及促进光生电荷载流子的有效转移，从而减轻它们的复合，从而发挥双重作用。因此，CsCu 2 I 3 /MOF-801通过提供稳定性和显著高的初始光电流来证明其实用性。

要点3. 利用H 2 S和复合材料之间的固有反应性(导致Cu 2 S的形成和结构改变)，作者设计了一种用于H 2 S检测的异常灵敏的光电化学传感器。该传感器的线性检测范围为0.005至100 μM，显著的检测限为1.67 nM，非常适合于大鼠大脑中H 2 S的精确定量。

这种环保型传感器显著拓宽了钙钛矿材料的应用范围，并为其未来的商业化奠定了坚实的基础。

研究图文

图1.（A）CsCu 2 I 3 /MOF-801的合成示意图。（B）CsCu 2 I 3 纳米晶体的TEM；（C）CsCu 2 I 3 /MOF-801的TEM和（D）CsCu 2 I 3 /MOF-801的SEM和Cs、Cu、I和Zr元素的EDS元素图像。

图2.（A）MOF-801(灰)、CsCu 2 I 3 NCs(蓝)和CsCu 2 I 3 /MOF-801(红)的XRD。（B）CsCu 2 I 3 /MOF-801在浸入水中3小时之前(红)和之后(蓝)的XRD。（C）MOF-801(灰)、CsCu 2 I 3 NCs(蓝)和CsCu 2 I 3 /MOF-801(红)的光电流。（D）CsCu 2 I 3 /MOF-801连续测试中光电流响应的稳定性。

图3.（A）CsCu 2 I 3 NCs和MOF-801的DRS；（B）CsCu 2 I 3 NCs和（C）MOF-801的Tauc图；（D）CsCu 2 I 3 NCs NCs和（E）MOF-801的Mott-Schottky图以及（F）CsCu 2 I 3 NCs NCs和MOF-801的能带位置和可能的载流子转移机制。

图4.（A）CsCu 2 I 3 /MOF-801检测H 2 S的PEC传感器示意图。（B）CsCu 2 I 3 /MOF-801 PEC传感器的可行性分析。（C） CsCu 2 I 3 /MOF-801在引入H 2 S前后的XRD。

图5. 不同实验参数对PEC响应的影响，（A）CsCu 2 I 3 /MOF-801的浓度和（B）反应时间。（C）CsCu 2 I 3 /MOF-801的光电流变化与相应的H 2 S浓度之间的线性关系；（D）传感器对H 2 S的特异性(H 2 S的浓度为1 μM，其他干扰物质的浓度为100 μM)。

文献详情

Photoelectrochemical Sensor for H2S Based on a Lead-Free Perovskite/Metal-Organic Framework Composite

Mengfan Mao, Yexin Zu, Yating Zhang, Yongzhen Qiu, Yue Lin,* Fang Luo,* Zuquan Weng, Cuiying Lin, Bin Qiu, Zhenyu Lin*

Anal. Chem.

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c00041