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  人類日常生活中的各種活動都會導致揮發性有機化合物（VOC）的排放，包括碳基、醇類、烷烴、烯烴、酯類、芳香烴、醚和酰胺。這些化合物對環境保護、職業安全和人類健康都構成危險。準確識別室內、環境以及呼出氣體中特定的VOC，對于保護人類生理健康至關重要。例如，甲醛是一種威脅人類健康的重要氣態污染物，而呼出丙酮水平可能表明患有糖尿病。傳統的揮發性有機化合物檢測技術一般基于分光光度法、氣相色譜/質譜法和離子遷移率光譜法來檢測室內空氣樣品或呼出氣體樣品。然而，這些傳統方法存在費用高、缺乏移動性、無法實時監測和低吞吐量等問題。鑒于此，曼徹斯特大學李加深團隊涉及了一種新的材料結構，利用聚乙二醇修飾細菌纖維素氣凝膠，并結合石墨烯和金屬氧化物制備出一種復合材料傳感器，能夠實時監測各種揮發性有機物。

圖一：細菌纖維素/石墨烯/金屬氧化物復合材料的制備工藝。

圖二：復合材料的橫切面SEM圖像。

圖三：細菌纖維素的表征結果。

圖四：細菌纖維素復合材料在不同揮發性有機物上的氣體傳感性能。

  圖四展示了細菌纖維素復合材料在不同揮發性有機物上的氣體感應性能。結果表明，該復合材料對可揮發有機化合物具有較強的實時監測響應性能。含有氧化鋅的復合材料在濃度為10 ppm的丙酮時表現出優異的性能，實時電阻變化值高達64%。氧化鋅在甲醛檢測方面也優于二氧化鈦，而僅在乙醇檢測方面，二氧化鈦的峰值響應（28%）略優于氧化鋅（27%）。與單純使用純石墨烯相比，使用石墨烯聯合氧化鋅或二氧化鈦可以顯著提高傳感系統對揮發性有機物的響應速度和可逆性。含有二氧化鈦的復合材料的最小可檢測濃度約為1.43 ppm，足以分析人類呼出的丙酮以達到預診斷疾病功能。含有氧化鋅的傳感器表現出與甲醛濃度指數相關性和極低檢測閾值。該靈敏度水平足以實時監測甲醛TLV濃度（0.75 ppm），以確保人類健康和日常工作的安全保護。

  論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589472408001X?via%3Dihub