羟基磷灰石在传感领域应用的研究进展

作者：吴江松; 谭彦妮; 刘晏军

来源：材料导报, 2021, 1-24.

• 羟基磷灰石
• 气体传感
• 离子传感
• 生物传感
• 湿度传感

传感器具有使用便捷、快速、灵敏等优点，在多种检测领域都具有巨大的潜力。羟基磷灰石（hydroxyapatite， Ca_(10)(PO_(4))_(6)(OH)_(2)， HAp）是脊椎动物骨骼、牙齿的主要无机成分，被广泛应用于生物医用材料领域，已有多篇这方面的综述文章。近年来，凭借其独特的三维网状结构、良好的稳定性、优异的吸附性与离子交换性，被广泛研究用作传感材料，展示出巨大潜力。由于导电能力与力学性能的制约，纯羟基磷灰石单独使用时效果不佳，为了进一步提高其综合性能，研究者们主要尝试对其进行离子掺杂改性，如Ag~(+)、Fe~(2+)、Pb~(2+)等；或与其他材料制备成复合材料，如石墨烯、碳纳米管、导电高分子、生物酶等；在提高灵敏度与稳定性、降低检测限等方面取得了一定的进步。羟基磷灰石及其复合物对氨气及醇类气体具有更佳的传感性能，可以实现室温下对较低浓度有毒有害气体的准确检测。得益于良好的离子交换性，羟基磷灰石修饰的传感电极可用于检测Pb~(2+)、Cu~(2+)、Hg~(2+)、As~(3+)、Cd~(2+)等多种重金属离子，可适用于环保、医疗等领域。羟基磷灰石还可用于检测生物质包括尿酸、葡萄糖、左旋多巴等十余种，而若作为生物酶的载体，可以实现对特定物质的特异检测，具有良好的选择性。羟基磷灰石还可作为湿敏传感材料，通过掺杂金属离子改性，提高导电性能，是改善湿敏性能的有效途径。另外，羟基磷灰石在光、磁、热传感方面的研究也有报道。本文首先简单介绍了HAp的基本结构、性能和制备方法，然后重点综述了HAp及其复合材料在气体传感、离子传感、生物传感以及湿度传感领域的研究进展，并对其未来研究方向进行了展望。

• 出版日期2021-11-15
• 单位粉末冶金国家重点实验室; 中南大学