压电晶体微天平阵列传感器识别毒剂的研究

压电晶体微天平(QCM)阵列传感器在毒剂侦检领域具有广泛的应用前景。本研究建立了QCM阵列传感器毒剂检测系统,以氢键酸性共聚硅氧烷(BSP3)、聚表氯醇(PECH)和乙基纤维素(ECEL)为膜材料制备了对毒剂敏感的QCM阵列传感器,对沙林、芥子气、甲基膦酸二甲酯进行了定量检测,并结合模式识别方法对检测结果进行了分析处理,识别率达到98%以上,为探索QCM阵列传感器对毒剂的定性定量分析提供了方法依据。     

改性碳纳米管气体传感器

碳纳米管气体传感器具有灵敏度高、响应速度快、尺寸小和能在室温下工作等诸多优点,是一种很有前景的气体传感器.然而本征碳纳米管气体传感器只对少数几种气体如NH3、O2、NO2和SO2敏感,检测范围有限;而且这类传感器的检测灵敏度和选择性也有待提高.研究表明对碳纳米管进行改性可以克服这些缺陷.目前已有的改性方法主要包括对碳纳米管表面有机修饰、对碳纳米管掺入无机杂原子以及径向力学变形等.本文对改性碳纳米管气体传感器研究的最新进展进行了综述,分析了上述改性方法在扩大碳纳米管气体传感器的检测范围、提高检测灵敏度和选择性方面的优势和不足,并对其研究前景进行了展望.     

乙基纤维素粘度对甲基膦酸二甲酯检测的影响

石英晶体微天平(QCM)作为一种质量敏感型传感器已广泛用于气体检测、气体成分分析、环境监测、免疫分析、军事化学等领域[1],其原理是依靠晶体表面涂覆的膜材料吸附气体的量所引起的频率变化来实现的,因而其性能很大程度上取决于膜材料的特性.乙基纤维素已用于化学战剂及其模拟剂的检测[2-3],但尚未见有文献对其粘度影响进行具体研究.本文在前期工作基础上[3],详细研究了不同粘度的乙基纤维素作为QCM膜材料对甲基膦酸二甲酯(DMMP)检测的影响,为传感器及膜材料在军事化学中的应用提供了方法和依据.     

碳纳米管气体传感器研究进展

碳纳米管具有一维纳米结构、高表面吸附能力、良好的导电性和电子弹道传输特性等优异的力学、电学、物理和化学性能,成为制作纳米气体传感器的理想材料之一.近年来,各国研究者广泛开展了碳纳米管气体传感器的研究工作,并取得了许多显著成果.研究结果表明,碳纳米管气体传感器具有灵敏度高、响应速度快、尺寸小、能耗低和室温下工作等诸多特点.本文结合本研究小组近年来在碳纳米管气体传感器领域所做的大量研究工作,从环境监测、医学检测和国防军事等方面,对碳纳米管气体传感器取得的研究进展进行了综述,同时也阐述和分析了碳纳米管气体传感器的工作原理和制作过程.尽管面临诸多挑战,随着研究的不断深入,碳纳米管气体传感器仍有可能凭借其独特的性能优势成为当前商业应用气体传感器的有力竞争者.     

基于纳米CuZSM-5分子筛的传感器用于沙林检测的研究

将纳米ZSM-5或CuZSM-5分子筛作为敏感膜,结合石英晶体微天平(QCM)制备了对神经毒剂沙林(GB)敏感的传感器,研究了硅铝摩尔比和铜离子修饰对毒剂检测性能的影响.结果表明,硅铝摩尔比为25的纳米CuZSM-5分子筛对GB响应最好,并可对GB进行连续多次检测,其灵敏度为19.1 Hz/(mg·m-3),检出限达1.1 mg·m-3(S/N＝3);线性范围为1.5 ～20.0 mg·m-3,线性相关系数为0.995 8,在毒剂检测中具有较强的应用前景.     

沙林酸印迹聚邻苯二胺纳米膜制备及结构表征

采用电化学聚合法合成了对有机磷毒剂沙林具有特异识别的聚邻苯二胺(PPD)分子印迹纳米膜(iPPD).利用石英晶体微天平(QCM)证实了印迹效应的存在，并用循环伏安法(CV)、AFM、XPS进行了系统的结构表征.结果表明，分子印迹膜的膜厚约20 nm，膜的表面呈“石林”状，疏松多孔，具有良好的吸附性能.分子印迹主要影响聚合物的三维排列，而聚合物的化学组成没有发生改变.该种分子印迹纳米膜在选择性检测军用毒剂沙林中具有良好的应用前景.     

微悬臂梁适配子传感器检测维埃克斯、沙林及动力学分析

采用生物素-亲和素法在微悬臂梁传感芯片上固定维埃克斯、沙林适配子,建立了压阻式微悬臂梁适配子传感器检测维埃克斯、沙林及动力学分析方法。传感器对维埃克斯检测的线性范围为2~60μg/L,线性回归方程为ΔUe=0.886C-1.039(n=5,R=0.984,p<0.001),检出限为2μg/L(S/N≥3);对沙林检测的线性范围为10~60μg/L,线性回归方程为ΔUe=0.716C-2.304(n=5,R=0.996,p<0.001),检出限为10μg/L(S/N≥3)。传感器具有良好的选择性和抗干扰能力,对毒剂类似物O-丁基甲基膦酰氯基本无响应。在此基础上,根据受体-配体结合特性与压阻式微悬臂梁传感器输出电压变化之间的关系,建立了传感器检测维埃克斯、沙林的反应动力学模型,根据拟合方程求出的传感器对不同浓度维埃克斯、沙林反应达到平衡时的响应电压(ΔUe)、响应时间(t0)均与实测值非常接近。     

聚吡咯/亚铁氰化钾/碳纳米管修饰电极检测亚硝酸根

采用循环伏安法在滴涂碳纳米管的电极表面制备了聚吡咯/K4Fe(CN)6复合膜,研究了该电极的电化学性质及对NO2-的电催化还原。结果表明,固定于聚吡咯膜中的K4Fe(CN)6作为电子递质与碳纳米管和聚吡咯对NO2-电还原具有协同催化作用,安培法检测NO2-的线性范围为1.5×10-6～1.8×10-3mol/L,检出限为3.0×10-7mol/L,该法已用模拟水样中NO-的测定。     

碳纳米管基气体传感器研究进展

碳纳米管具有灵敏度高、响应快和工作温度低等优异的气敏特性,近年来碳纳米管基气体传感器的研究成为研究热点.概述了碳纳米管基气体传感器的种类、结构特点、气敏性能和未来的发展方向,着重介绍了纯的碳纳米管包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和碳纳米管阵列的气敏特性,以及碳纳米管的修饰或碳纳米管与高分子材料、氧化物等复合对其气敏性能的影响.     

基于纳米β分子筛的石英晶体微天平沙林传感器研究

以纳米β(Cuβ)分子筛为敏感膜,结合石英晶体微天平(QCM)制备了对神经毒剂沙林(GB)敏感的传感器。结果表明,纳米β(Cuβ)分子筛对GB响应较纳米ZSM-5更灵敏,在热空气吹扫下可连续多次检测,其灵敏度为23.6Hz/(mg.m-3)(26.8Hz/(mg.m-3)),检出限(S/N=3)为0.96mg.m-3(0.90mg.m-3);线性范围1.50～18.24mg.m-3,线性相关系数为0.9910(0.9888)。该法在毒剂检测中具有一定的应用前景。