CO₂的持续排放对周围环境、农作物生产和人类健康造成了重大影响，需要进一步加强对CO₂的监测，特别是在低浓度的情况下。

近日，为了克服金属氧化物和钙钛矿等传统CO₂敏感材料存在的高工作温度、弱响应等问题，重庆大学Yong Zhou首次利用表面修饰了还原的氧化石墨烯纳米片的氮掺杂MXene Ti₃C₂T_x(N-Mxene)/聚乙烯亚胺(PEI)复合膜，实现了对8−3000 ppm CO₂气体的检测。

文章要点

1）通过对组分组成、工作温度、PEI负载量和相对湿度（RH）等方面进行微妙优化，PEI浓度为0.01 mg/mL的三元传感器在室温（20 °C）、RH为62%的条件下表现出比其他传感器更好的可逆性能。除了令人振奋的检测下限8 ppm外，复合膜还显示了良好的选择性、重复性和长期稳定性。

2）在复合材料的CO₂湿敏过程中，少量rGO纳米片作为良好的导电平台传递和收集载流子。层状N-MXene为CO₂和水的共吸附提供了更多的活性中心，从而促进了涉及水的反应。PEI聚合物中丰富的氨基有利于CO₂分子的结合，从而通过质子传导行为引起载流子密度的显著变化。

研究工作首次提出了一种在室温潮湿环境下利用rGO/N-MXene/PEI复合材料检测ppm级CO₂气体的离子传导策略，同时拓宽了MXene相关气体传感的检测范围。

Yong Zhou, et al, Humidity-Enabled Ionic Conductive Trace Carbon Dioxide Sensing of Nitrogen-Doped Ti₃C₂T_x MXene/Polyethyleneimine Composite Films Decorated with Reduced Graphene Oxide Nanosheets, Anal. Chem., 2020

DOI: 10.1021/acs.analchem.0c03664

https://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.0c03664