基于金属有机框架材料修饰电极的柔性传感器

Flexible sensors integrated with metal-organic frameworks (MOFs) would be more effective to collect biological information, not only benefiting from the structural advantages of MOFs (e.g. large surface area, porosity and modifiable pores/groups), but also the excellent biocompatibility and ductility of flexible electronics. However, the rigidity of MOFs limits its matching with the flexible sensors, so none of the MOF-based flexible sensor has been reported so far. Thus, the applicant intends to explore the project that associated with flexible sensors based on MOFs modified electrodes. In preliminary experiments, the size of MOFs would be obviously reduced through the method of grinding and ultrasonic, and the mixture of powder MOFs and adhesive could modify the electrode, exhibiting some degree of flexibility. Inspired by the early successes, this project would design various MOFs with different structures to modify the electrode of flexible sensors, and the corresponding structure-function relationship would be further explored, which could provide the effective guidance for the development of flexible sensors integrated with MOFs modified electrode.

金属有机框架（MOFs）材料与柔性传感器相结合可将MOFs材料所具有的极大的比表面积、多孔性以及易修饰性等结构上的特点赋予柔性传感器，再结合柔性电子技术所具有的生物相容性和出色的延展性等特点，可以更加有效地实现生物信息的采集。但是，MOFs材料自身的刚性限制了其与柔性传感器的匹配，因此基于MOFs材料的柔性传感器尚未见其他课题组报道。申请人拟围绕基于MOFs材料修饰电极的柔性传感器开展研究工作，在前期开展的预实验中发现：通过纳米化的MOFs材料与特定粘合剂的混合可将MOFs材料修饰到电极上面，并展现出一定的柔性。本课题拟在前期成果的基础上，制备多种基于MOFs材料修饰电极的柔性传感器，并深入探讨MOFs材料与传感器性能之间的构效关系，为基于MOFs材料修饰电极的柔性传感器的进一步发展提供有效地指导。

本项目围绕基于MOFs的柔性传感器从MOFs材料合成和性能、柔性传感器件加工等方面开展研究。首先，系统探索多孔MOFs的合成条件，合成30多例结构新颖的MOFs材料，并通过X-射线单晶衍射、气体吸附、热重分析、红外光谱等测试手段对MOFs晶体结构、孔道结构、稳定性等基本特性进行表征。其次，深入研究MOFs材料在目标物质富集、催化、传感等方面的性能，考察MOFs结构与性能的关系，为新颖功能MOFs材料的合成提供重要的参考依据，并为MOFs材料作为传感材料提供重要的材料支撑。最后，研究柔性传感器加工工艺以及稳定MOFs油墨制备的配制方法，获得基于MOFs的柔性传感器，探索其相应的检测性能。此外，还发展了新型柔性电子器件加工策略，实现水烧结加工柔性电子器件，为低成本柔性传感器的温和、便捷加工提供了全新的途径。相关成果以论文形式发表，共计发表高水平SCI论文11篇，其中影响因子大于10的论文6篇，包括Angew. Chem. Int. Ed. 1篇，Adv. Funct. Mater. 2篇，Small 1篇，Chem. Eng. J. 1篇，J. Mater. Chem. A 1篇。参加多次国内学术会议并做两次报告。