二氧化碳（CO₂）是一种广泛存在的分子，对于地球的气候、生态系统、工业以及医疗等领域均具有重大意义。CO₂的检测在多个领域扮演着至关重要的角色，但在多气体混合环境中，由于氧气、一氧化碳以及水蒸气等其他气体具有较高的化学反应性，因而面临着一定的挑战。

目前，已经研发出多种方法和材料，包括电化学传感器、荧光分析、非分散红外传感器、半导体场效应晶体管、纸基传感器和聚合物等，用于二氧化碳的检测。然而，这些方法在复杂环境中检测CO₂时存在一定的局限性，同时这些设备需要复杂的制备设备和流程。

近日，复旦大学的李鹏研究员开发了一种基于二氨基三嗪的新型二维氢键有机框架材料，并采用原位组装的方法构建光电化学传感器，该传感器能够快速、准确识别复杂环境中的二氧化碳。

以5,10,15,20-四(4-(2,4-二氨基三嗪基)苯基)卟啉（H₂TDPP）为单体合成出 FDU-HOF-2氢键有机框架材料，H₂TDPP单体之间通过π-π堆叠相互作用形成二聚体。二聚体以侧对侧的方式相连，从而形成一个二维网络结构。此外，在另一个方向上，H₂TDPP以头对头的方式形成连接，从而形成三维多孔结构。FDU-HOF-2的空隙率约为 53.1%

采用液/液扩散法合成出片状FDU-HOF-2材料，X射线衍射和CO₂吸附数据表明该材料具有优异的稳定性和合适的孔径，且FDU-HOF-2在196 K时显示出可逆的二氧化碳吸附和解吸等温线，根据在273 K和298 K测得的等温线，使用克劳修斯-克拉皮隆方程计算了CO₂的吸附热（Qst），结果表明二氧化碳与FDU-HOF-2之间存在很强的相互作用。

作者利用FDU-HOF-2结合商用丝网印刷电极（SPE）构建便携式光电检测系统，该系统中，工作电极、气体通道、电解池和电线被集成到模板中，并连接到电化学工作站。在优化条件下，该传感器展现出极低的二氧化碳检出限（2.3 ppm）、优异的选择性、可重复使用性（30 次循环）和长期工作稳定性（30天）。整个检测系统便携、低功耗以及高度集成化，为CO₂气体检测提供了潜在的商业价值。

论文信息：

A Solution-processable Porphyrin-based Hydrogen-bonded Organic Framework for Photoelectrochemical Sensing of Carbon Dioxide

论文第一作者为复旦大学化学系博士研究生汪晨，论文通讯作者为复旦大学化学系李鹏研究员。

       全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202311482