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科研團(tuán)隊(duì)在氣體傳感器及其儀器裝備制造領(lǐng)域取得重大進(jìn)展

發(fā)布時(shí)間：2025/1/13 9:47:10編輯：Ma Liang
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近日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院智能檢測與精密儀器研究中心湯修映教授研究團(tuán)隊(duì)在氣體傳感器及其儀器裝備制造領(lǐng)域取得重大進(jìn)展。該研究合成了分子印跡聚合物(MIPs)和金屬有機(jī)框架(MOF)的復(fù)合涂層用于修飾石英晶體微天平氣體傳感器，并以該傳感器為核心部件開發(fā)了嗅覺檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了不同霉變程度小麥的鑒別。

　　該研究成果以“Fabricating Quartz Crystal Microbalance Sensors by Synthesizing Molecularly Imprinted/ZIF-8 Framework Composites for Discrimination of Moldy Wheat”(通過合成分子印跡/ZIF-8框架復(fù)合材料制備石英晶體微天平傳感器用于霉變小麥的鑒別)為題，發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》(化學(xué)工程雜志)(中科院一區(qū)Top期刊，IF=13.4)期刊上。

　　小麥谷物在儲(chǔ)存過程中，隨著時(shí)間的推移會(huì)因老化而發(fā)生自然變質(zhì)，而溫度和濕度的不利條件會(huì)導(dǎo)致真菌生長，從而加速變質(zhì)。小麥作為我國主要的糧食作物之一，其在保障國家糧食安全、滿足人民生活需求等方面扮演著至關(guān)重要的角色。因此，對于小麥早期霉變檢測尤為重要。

　　在該研究中，團(tuán)隊(duì)使用分子印跡聚合物(MIPs)和金屬有機(jī)框架(MOF)的復(fù)合涂層來修飾石英晶體微平衡(QCM)氣體傳感器，且以該QCM傳感器為核心部件開發(fā)了嗅覺檢測系統(tǒng)用于區(qū)分不同霉變程度的小麥。

　　氣相-色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)分析表明1-辛烯-3-醇是霉變小麥的特征標(biāo)志物，將其作為模板分子合成MIP用于修飾QCM傳感器。在MIP合成過程中，為了提高傳感器的檢測性能加入了一種典型的MOF(沸石咪唑酸框架-8(ZIF-8))。QCM傳感器在5-100 ppm范圍內(nèi)對1-辛烯-3-醇的靈敏度為0.66 Hz/ppm，檢測限為4.53 ppm。以QCM傳感器為核心組件的嗅覺檢測系統(tǒng)極大的縮短了檢測過程的響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間。最后，使用4種分類器對不同霉變程度的小麥樣品進(jìn)行分類。

　　結(jié)果表明，支持向量機(jī)(SVM)模型是最有效的分類模型，分類準(zhǔn)確率高達(dá)98.6%。該研究為氣體傳感器的發(fā)展和小麥早期的霉變檢測提供了新思路。

　　團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)以石英晶體微天平氣體傳感器為核心部件的嗅覺檢測系統(tǒng)，標(biāo)志著儀器制造領(lǐng)域又迎來一次重要的突破。這項(xiàng)研究為小麥早期霉變檢測提供了新的思路。未來，隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化升級，其有望在更多領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。