揮發性有機化合物（VOCs）的實時檢測因其在環境監測和呼吸疾病檢測中的重要性而備受關注。然而，在小型氣體傳感器中選擇性檢測VOCs仍然是一個挑戰。在這里，我們展示了酞菁（Pc）官能化石墨烯化學電阻器的VOC傳感性能，該性能得到了Pc VOC相互作用的理論預測的支持。用不同的沉積參數對Pc功能化（有金屬化和無金屬化）進行了參數化研究，以探索作為基底覆蓋率函數的對VOCs氣體傳感響應的影響。收集傳感數據以建立各種揮發性有機化合物的指紋特征。當將VOCs組合到用丙酮、乙醇、甲醛和甲苯測試的氣體傳感器陣列中時，通過成功地將VOCs彼此區分，顯示出選擇性的提高。
圖1. 通過DFT計算，優化了被測分析物和Pc分子之間的幾何結構和相應的衍生相互作用能。復合物的側視圖和俯視圖：（a，b）丙酮–CuPc，（c，d）乙醇–CuPc，（e，f）甲醛–CuP，（g，h）甲苯–CuP，（i，j）丙酮–MFPc。
圖2:用CuPc（頂部）和MFPc（底部）功能化的石墨烯表面在不同表面覆蓋率下的AFM形貌圖。（a） CuPc_C1:22%，（b）CuPc_C2:37%，（c）CuPc_C3:69%。
圖3.來自（a）丙酮、（b）乙醇、（c）甲醛和（d）甲苯蒸汽的一個裸石墨烯傳感器和10個功能化石墨烯傳感器的指紋響應信號。響應（%/ppm）顯示分析物不同濃度下每1ppm信號的變化。
圖4.（a） 包含石墨烯傳感器、MFPc_C5傳感器和CuPc_C5傳感器的傳感器陣列的示意圖，以及（b）當暴露于丙酮、乙醇、甲醛和甲苯時陣列的傳感響應。星形表示如（a）所示的傳感器陣列的響應，而條形表示如圖3所示獲得的石墨烯、MFPc C5和CuPc C5的響應。
相關研究成果由渥太華大學Adina Luican-Mayer等人2023年發表在ACS Applied Electronic Materials(
https://doi.org/10.1021/acsaelm.2c01544)上。原文：Arrays of Functionalized Graphene Chemiresistors for Selective Sensing of Volatile Organic Compounds。
轉自《石墨烯研究》公眾號
