MB-硬脂酸复合薄膜光波导传感器检测氯化氢气体

利用旋转甩涂法将亚甲基蓝(MB)掺杂的硬脂酸溶液涂成薄膜固定在钾离子(K⁺)交换玻璃光波导表面上, 研制了MB-硬脂酸复合薄膜/K⁺交换玻璃光波导传感器, 并对酸性气体进行了检测. 该复合薄膜与氯化氢(HCl)气体作用时, 薄膜颜色从深蓝色变为浅蓝色, 导致薄膜对倏逝波的吸收降低, 使传感器的输出光强度增强. 结果表明, 在室温下该传感器对低浓度的氯化氢气体仍具有较好的重复性和选择性响应, 可检测到体积分数为1×10^-6%的HCl气体, 响应和恢复时间分别为7和20 s, 相对标准偏差为±6.06%. 该传感器具有灵敏度高、 响应-恢复速度快、 可逆性好、 成本低和容易制备等特点.     

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.     

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.     

超支化敏感聚合物基于QCM检测痕量TNT爆炸物

为对TNT类爆炸物进行痕量检测,以石英晶体微天平(QCM)传感器为平台,用具有氢键酸性的氟化醇为敏感端基的超支化敏感聚合物材料构造了化学传感器。制备的QCM传感器可以在室温下对2.2×10~(-10)mol/L浓度以上的TNT气体进行响应;连续循环检测3次TNT气体未见信号衰减;对H_2O、乙醇、H_2、H_2S、SO_2、甲烷和NO_2等气体有良好的抗干扰能力;QCM传感器可以用于对TNT类爆炸物的痕量检测。     

空心纳米金在甲醛气体传感器中的应用研究

通过牺牲模板法合成了具有空心结构的纳米金催化剂,并进行了TEM、 SEM和XRD等物理表征.把该催化剂作为工作电极的活性物质,以1 mol/L KOH为电解质,组装了电流型甲醛气体传感器.在甲醛气体浓度为0～2.23×10-6 mol/L范围内对传感器进行了性能测试,传感器响应信号y(A)与气体浓度x(mol/L)线性回归方程为y=16.63x+4.063×10-7, r=0.9989.该传感器灵敏度高于同载量实心金纳米催化剂组装的传感器70%左右,达到了降低贵金属用量的目的.因其具有较快的响应时间、 良好的重现性和良好的线性关系等优点,可用于适当浓度范围内的甲醛气体检测.     

基于负温度系数热敏电阻的催化燃烧型一氧化碳传感器

介绍一种能检测0.0232 g/m3CO的新型催化燃烧型传感器。这种传感器使用电阻温度系数高的负温度系数热敏电阻(NTCT)代替传统的铂丝线圈。传统的催化燃烧型传感器只能检测百分浓度的可燃气体,而基于NTCT的催化燃烧型CO传感器可以检测到0.0232 g/m3CO气体。当桥电压为9 V时,传感器输出信号与CO浓度在0.0232~0.58 g/m3之间具有良好的线性关系。传感器对0.58 g/m3CO的响应和恢复时间分别为50和120 s。考察了传感器的选择性和长期稳定性,结果表明:传感器对甲烷等气体具有较好的选择性,老化处理后的传感器,连续观察100 d,对CO的响应强度未发生明显下降。     

基于有机场效应晶体管的柔性传感器:材料、机制与应用

有机场效应晶体管是一种优良的传感器载体,具有丰富的传感机制和独特的电信号放大特性.有机半导体具有质量轻便、机械柔性、可溶液加工、分子结构可调等优点,适于制备低成本、大面积、多功能的柔性传感活性层.基于有机场效应晶体管的各类柔性传感器已经广泛应用于智能穿戴、电子皮肤、生物检测、环境保护等领域.本文总结了近年来柔性有机场效应晶体管传感器的研究进展,从材料、机制和应用三个层面出发,介绍有机半导体传感材料的设计原则、有机场效应晶体管的传感机制及其在化学、物理、生物领域的应用.最后,总结了有机场效应晶体管传感器的研究现状和现存问题,展望了有机场效应晶体管柔性传感器的未来发展方向.     

甲醛电化学传感器多孔气体扩散电极不同催化层结构与响应性能研究

多孔气体扩散电极的制备是制备甲醛电化学传感器的关键所在, 其中催化层的结构直接影响到传感器的响应性能. 通过柠檬酸三钠还原法合成了纳米金-活性炭、纳米金-碳纳米管催化剂, 制备了甲醛电化学传感器多孔气体扩散电极, 并对电极进行SEM(扫描电子显微镜)物理表征. 在甲醛气体浓度为0.24和0.63 mg/m³时, 电极C具有较好的响应, 在0.1到0.84 mg/m³浓度范围内, 线性方程为y＝10.515x＋4.4049 (R²＝0.9917), 响应时间约80 s. 分析了不同催化剂的气体扩散电极结构与甲醛响应性的关系, 为研制开发性能优良的甲醛电化学传感器奠定了基础.     

SAW气体传感器聚合物敏感膜材料研究进展

声表面波(surface acoustic wave,SAW)气体传感器具有灵敏度高、选择性好、响应时间短以及体积小,携带方便等优点,因而被广泛应用于环境监测、医疗卫生、化学侦检等领域中有毒有害气体的现场实时检测。敏感膜材料的特性是决定SAW传感器性能(如灵敏度、选择性、响应时间、寿命等)的关键因素。本文首先简要介绍了SAW气体传感器的响应原理和对敏感膜材料的要求,然后重点阐述了用于SAW气体传感器的有机聚合物敏感膜材料的研究进展,最后对其研究趋势做出简单预测。     

基于ZIF-8/PAN复合薄膜的柔性丙酮气体传感器

ZIF-8是一种Zn基金属有机骨架材料, 可以吸附丙酮气体从而作为电容式丙酮传感器的气敏材料, 然而ZIF-8的传统使用形式为粉末态, 这导致其不能成为具备柔性的整体, 从而限制了传感器的柔性. 结合包埋种子和二次生长法将ZIF-8与纳米纤维结合成纤维型柔性材料, 并将其作为气敏层制备了柔性电容式丙酮气体传感器. 该传感器在9种常见挥发性有机化合物中表现出良好的选择性, 对250~2000 cm³/m³的丙酮气体具有灵敏的响应、良好的循环响应及长期稳定性. 值得注意的是该柔性传感器不仅在室温下进行传感, 而且在弯折180°的状态下对丙酮气体的响应值与不弯折(0°)状态下几乎一致, 在200次以内的180°弯折-恢复后同样表现出了传感性能的稳定, 表明了其在柔性传感器方面的潜力.     

有害气体检测传感器技术进展

介绍有害气体检测传感器研究进展。气体检测传感器主要有催化燃烧式传感器、热导式传感器、电化学传感器、红外传感器、金属氧化物半导体传感器、碳纳米管传感器等,基于气体传感器的检测原理,综述了常用气体检测器的应用范围和局限性。催化燃烧式传感器可以灵敏地检测爆炸下限以下可燃气体的浓度,但需注意防止其暴露于高浓度气体环境中;热导式传感器无需氧气供应,适用于检测热导率比空气高的低相对分子质量气体;电化学传感器对检测环境的温度、湿度变化敏感,适用于检测具有电化学活性的气体;红外传感器无需定期校准,适用于检测腐蚀性和反应性气体,但无法检测单质气体;金属氧化物半导体传感器可在高温环境下工作,并能灵敏地检测浓度为10^–9 mol/mol的气体;碳纳米管传感器只能用于检测强氧化还原性气体,通过对碳纳米管材料进行修饰改造可扩展其应用范围。最后对气体检测传感器的发展进行了展望。     

烃类混合气体的神经网络模型检测

八十年代末科学家模仿生物鼻研制一种传感器阵列与计算机模式识别的气体检测系统．传感器阵列相当于生物鼻的嗅觉细胞，计算机模式识别系统相当于嗅泡和大脑「‘］．传感器阵列对气体的响应是一个多维空间的响应模式，这种响应模式经过一定的数学处理后可以实现气体的种类识别或浓度检测［’－‘j．传感器的响应和混合气体浓度之间呈非线性关系，这一特性给定量检测多组分气体混合物造成很大的限制．应用人工神经元网络技术（ANN）可以克服这一缺陷，并使检测气体的选择性大大提高．本工作运用ANN中的反向传播（BP）算法识别由16个不同…     

基于硫堇掺杂的聚乙烯醇薄膜的光波导传感器检测硫化氢气体

采用旋转甩涂法将硫堇掺杂的聚乙烯醇薄膜固定在K⁺交换玻璃光波导表面,研制出一种高灵敏硫化氢气体传感器。 传感膜与硫化氢(H₂S)气体作用时,薄膜颜色从紫色变为无色,从而降低薄膜对倏逝波的吸收,使传感器的输出光强度（信号）增强。 采用流动注射法对H₂S气体进行检测。 实验结果表明,H₂S传感器对浓度在0.14~56 mg/m3范围的H₂S气体具有良好的线性响应（r=0.99667）,检出限为0.11 mg/m³(S/N=3),相对标准偏差为4.0%,响应时间（t90）＜2 s。 该传感器具有灵敏度高、响应快、可逆性和重复性好等特点。     

纳米线传感器研究进展

纳米线传感器具有尺寸小、灵敏度高、响应快和能耗低的优点,在化学及生物等领域有广泛的应用前景,已成为研究的热点.本文从制备、组装和应用等方面评述了基于纳米线的气体及生物传感器的研究进展,并对纳米线传感器的应用前景进行了展望.     

刚果红交联聚乙烯醇薄膜／K^＋交换玻璃光波导检测氯化氢气体

用环氧氯丙烷为交联剂合成了刚果红(CR)交联聚乙烯醇(PVA)CR-PVA敏感试剂.用匀胶机将其做成薄膜固定在钾离子交换玻璃光波导表面,研制出一种光波导氯化氢气体传感器.CR-PVA薄膜碱式结构的最大吸收波长在600 nm以下,对波长为632.8 nm的激光吸收很弱;薄膜与酸性气体发生反应后强烈吸收波长在632.8 nm附近的导波或消失波;检测输出光强度的变化,即能够测出酸性气体浓度.测试结果表明,本传感器对低浓度HCl气体有快速响应,且对1.6～192 mg/m3范围内有良好的线性响应;SO2、NO2气体的浓度大于18000 mg/m3时才有响应,而对于高、低浓度H2S气体均无响应.     

四苯基卟啉锌薄膜/K+交换玻璃光波导传感器检测挥发性有机化合物气体

利用Alder法合成了四苯基卟啉锌配合物并对它进行表征;用匀胶机将一定浓度的四苯基卟啉锌溶液做成薄膜固定在钾离子(K⁺)交换玻璃光波导表面研制了高灵敏的四苯基卟啉锌薄膜/K⁺交换玻璃光波导传感器,并对挥发性有机气体进行检测。 实验结果表明,在室温下该传感器对低浓度的苯乙烯、二甲苯、甲苯等蒸气具有一定的响应,其中对苯乙烯的响应最大;能够检测到1×10^-9(V(苯乙烯)/V(空气))的苯乙烯蒸气,其响应和恢复时间分别为2和7 s。 该传感器具有灵敏度高,回复-响应时间快,可逆性等特点。     

金属氧化物异质结气体传感器气敏增强机理

金属氧化物异质结由于费米能级效应、不同组分之间的协同作用,常被用来提高电阻型金属氧化物半导体气体传感器的气敏特性。本文简述了近年来国内外金属氧化物异质结材料的类别,主要分为混合氧化物结构、层状结构、第二相粒子修饰结构、一维纳米结构和核-壳结构;重点综述了金属氧化物异质结的气敏增强机理,包括异质结效应、协同效应、催化溢流效应、响应反型、载流子分离及微结构调控六大机理;分析了当前异质结气体传感器面临的瓶颈。最后对纳米异质结气体传感器的发展进行了展望,今后金属氧化物异质结气体传感器可以从明确异质结界面机理展开,这将为自下而上地设计出符合实际需要的气体传感器提供一定参考。     

Ce掺杂的SnO2基纳米粒子对甲醛气体的高效响应

采用简单水热法合成了铈掺杂的二氧化锡(Ce-SnO_2)纳米材料,并研究了其对甲醛、乙醇、丙酮等气体的传感特性。通过X射线衍射仪、X射线光电子能谱和透射电子显微镜观察合成出的晶体成分、结构和形貌。通过在SnO_2中掺杂少量的铈能改善其对气体的响应。气敏传感测量结果表明,掺杂Ce的SnO_2纳米材料在100℃的操作温度下显示出对甲醛气体的高响应。响应和恢复时间非常短,空气湿度对传感器的性能几乎没有影响。此外,研究了传感器对于其他还原气体的选择性。     

基于定向纳米碳管气体放电的气敏传感器研究

介绍了一种基于定向纳米碳管的气敏传感器,以生长定向纳米碳管的氧化铝模板作为阳极,铝板作为阴极,利用纳米碳管的尖端发射效应,在较低的电压下使气体产生放电现象。通过对纳米碳管在气体中击穿电压和放电电流的测量,实现对气体的定性定量检测。同时纳米碳管气敏传感器还具有体积小、灵敏度高、稳定性好、响应速度快、在常温常压下即可进行检测等优点,具有较好的应用前景。     

一种基于氢氧反应热的催化氧气传感器

基于对氢氧反应热的测量 ,设计了1种测量气体中微量氧气含量的传感器 ,它由嵌入反应池的微型薄膜铂电阻 ,氧化锰 -钯催化剂构成 ,铂电阻构成惠斯顿电桥 ;在催化剂作用下 ,氢氧反应放热使反应池内温度升高 ,引起铂电阻值变化 ,使电桥偏移产生响应信号 ;采用直通全消耗微反应池 ,待测氧气可被完全利用 ,使用参比池和恒温装置减小环境温度和湿度波动影响 ;设计的传感器对1～1200×10 -6(w)的氧气呈线性响应 ,定量下限为1×10-6(w) ,90%信号响应时间小于5s;该传感器具有结构简单、响应迅速、灵敏度高、稳定性好等特点。