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。     

新型二氧化硫气体电化学传感器的研究

SO2 是大气的主要污染物 ,并能与环境中的 NOx,O3等协同作用 ,产生更严重的污染 .因此 ,SO2的测定在环境保护、职业健康、工业排放控制等方面起着非常重要的作用 .SO2 的测定方法包括气相色谱法 [1]、离子色谱法 [2 ]、电导测定 [3]和电解电导率 [4]、光纤传感器 [5 ,6 ]等 ,但这些方法所需仪器昂贵、操作繁琐、灵敏度较低、难以实时连续测定 .一些研究者致力于 SO2 电化学传感器的开发 [7～ 8] ,但存在着灵敏度低、需在高温下使用、稳定性差等缺点 .我们成功地研制了一种微型 SO2 气体电化学传感器 ,该传感器稳定性好、灵敏度高、价…     

硫化氢气体传感器的研究进展

硫化氢(H_2S)是一种具有臭鸡蛋气味的腐蚀性气体,是广泛存在的环境污染物之一。H_2S为剧毒性气体,且易挥发,严重损伤人的呼吸系统,甚至神经系统和心脏器官。因此,实现H_2S气体的快速、高灵敏及实时检测对于工业生产、公共安全、环境监测和医疗健康等领域具有十分重要的意义。该文对近5年来电量型和光学型两类H_2S气体传感器在传感技术和传感材料上取得的重要进展进行了综述,并对这两类传感器所面临的问题和未来发展趋势进行了探讨。     

检测易爆气体的催化发光传感器研究

报道了一种用于定量分析易爆气体混合物丙烷和异丁烷的基于碳酸锶纳米材料的催化发光传感器。基于该传感器在不同温度下对两种气体的灵敏度不同，在320℃和342℃两个工作温度下，两种气体的浓度范围均为1000mL／m^3～10000mL／m^3时，分别建立了混合组分浓度相对催化发光强度的两个线性回归方程。在342℃时，丙烷和异丁烷的检出限（3σ）分别为50mL／m^3和20mL/m^3。可通过解上述两个联立方程式求得未知混合物中两组分的浓度。外来物质甲烷、乙烷、CO、氨气通过传感器时，甲烷和乙烷分别引起5．6％和17．2％的干扰，其它气体不干扰测定。20000mL／m^3的水蒸气不干扰2000mL／m^3丙烷和异丁烷气体的测定。用该法分析了人工合成样品中两种气体的浓度。     

薄膜基荧光气体传感器中的涂层化学

近年来,高性能薄膜基气体传感器的研制备受关注,所涉及的涂层化学已经成为物理化学学科发展的一个热点。传感因分析物与敏感层(涂层)物质相互作用引起薄膜特定静态及动态物理量变化而实现,因此,薄膜传感性能势必受到敏感层物质种类和敏感层微纳结构等因素影响。就薄膜基荧光传感而言,荧光敏感物质的结构和性质对薄膜传感性能起着至关重要的作用。同时,因毛细凝结、色谱效应、尺寸效应、分子间相互作用等因素的存在,敏感层微观结构也极大地影响着薄膜的传感性能。本文结合课题组近期研究工作,简要讨论薄膜基荧光气体传感器研究中的涂层化学基本问题,以及相关薄膜基荧光传感器在隐藏爆炸物、毒品、挥发性有机污染物检测/监测等方面的应用探索。最后,文章展望了薄膜基荧光气体传感器的发展前景和所面临的主要挑战。     

检测易爆气体的催化发光传感器研究

报道了一种用于定量分析易爆气体混合物丙烷和异丁烷的基于碳酸锶纳米材料的催化发光传感器.基于该传感器在不同温度下对两种气体的灵敏度不同,在320℃和342℃两个工作温度下,两种气体的浓度范围均为1000 mL/m3～10000 mL/m3时,分别建立了混合组分浓度相对催化发光强度的两个线性回归方程.在342℃时,丙烷和异丁烷的检出限(3σ)分别为50 mL/m3和20 mL/m3.可通过解上述两个联立方程式求得未知混合物中两组分的浓度.外来物质甲烷、乙烷、CO、氨气通过传感器时,甲烷和乙烷分别引起5.6%和17.2%的干扰,其它气体不干扰测定.20000 mL/m3的水蒸气不干扰2000 mL/m3丙烷和异丁烷气体的测定.用该法分析了人工合成样品中两种气体的浓度.     

光化学比色传感器阵列的研究进展

光化学比色传感器阵列以其价格低廉、方法简单、响应快速、信息量大等优点,得到了日益广泛的应用。本文主要介绍了光化学比色传感器阵列的研究进展,概括了近年来其在气体、生物样品、离子和小分子,以及混合物检测方面的应用,针对其不同原理及性能展开了讨论,并展望了其研究和应用前景。     

硫化氢气体检测方法及其传感器研究发展现状

本文对硫化氢气体检测的常用方法及其原理,包括碘量法、亚甲基蓝分光光度法、汞盐滴定法、电化学方法、气相色谱法和吸收光谱法,并对三类硫化氢气体传感器(金属氧化物吸附传感器、电化学传感器及基于光学原理的传感器)的研究发展现状作了综述。对各类型的硫化氢传感器的优缺点和局限性作了简要评述,并对其今后的发展趋向进行了预测(引用文献55篇)。     

提取多维催化发光信号鉴别有害气体的传感器

基于2种催化敏感材料, 设计了通过提取多维发光信号鉴别有害气体的催化发光(CTL)传感器. 在最佳检测条件下, 18种有害气体依次经过纳米Al₂O₃(或MgO)表面进行CTL反应, 产生的CTL 响应信号组成其特征图谱. 通过主成分分析法(PCA)鉴别了各种气体. 采用线性判别分析(LDA)对浓度分别为100, 300及500 mL/m³的18种气体的识别正确率均为100%. 该传感器可以同时测量气体的浓度, 检出限均低于我国工作场所有害因素职业接触限值(GBZ2.1-2007), 空气中几种常见的污染物共存不影响这些有害气体的检测. 该传感器具有传感元件少、 稳定性好、 操作方便、 信息丰富和识别能力强等优点, 可用于发展微型实用的传感器.     

Independent component analysis and its applications in signal processing for analytical chemistry

Independent component analysis (ICA) is a statistical method the goal of which is to find a linear representation of non-Gaussian data so that the components are statistically independent, or as independent as possible. In an ICA procedure, the estimated independent components (ICs) are identical to or highly correlated to the spectral profiles of the chemical components in mixtures under certain circumstances, so the latent variables obtained are chemically interpretable and useful for qualitative analysis of mixtures without prior information about the sources or reference materials, and the calculated demixing matrix is useful for simultaneous determination of polycomponents in mixtures. We review commonly used ICA algorithms and recent ICA applications in signal processing for qualitative and quantitative analysis. Furthermore, we also review the preprocessing method for ICA applications and the robustness of different ICA algorithms, and we give the empirical criterion for selection of ICA algorithms in signal processing for analytical chemistry.     

聚酰亚胺气体分离膜的进展

本文叙述了近年来聚酰亚胺气体分离膜的发展概况。讨论了聚合物结构、共聚改性、交联改性和成膜历史对聚酰亚胺透气性能的影响。脂环族聚酰亚胺和六氟二酐(6FDA)型聚酰亚胺兼具有高透气性和高透气选择性,是一类具有发展前途的气体分离膜材料。     

基于功能化纳米材料的光化学阵列传感器

阵列传感器采用人工模拟嗅觉系统的传感模式,实现多点信息的同时获取,极大地提高了分析效率,在公共安全、环境监测、医学检测等领域具有广阔的应用前景。其中,光化学阵列传感器因灵敏度高、输出信号丰富等优点而备受关注。近年来,为了进一步提高阵列传感器的识别能力和灵敏度,功能化纳米材料被广泛应用于光化学阵列传感器以增加传感材料的种类和发展新的传感方法。本文按照使用的光谱检测技术不同,详细介绍了功能化纳米材料在荧光、比色、催化发光和多通道阵列传感器等4类光化学阵列传感器中的应用。     

一种新型分子印迹聚合物基的化学发光阵列传感器

建立了一种分子印迹-化学发光阵列传感器测定甘氨酸的新方法. 该方法以甘氨酸为模板分子, 合成了分子印迹聚合物微球, 将该聚合物微球固定在96孔板上, 用它来识别丹磺酰氯标记的甘氨酸(Dns-Gly). 最后加入化学发光试剂(TCPO-H2O2-咪唑), 测量相对化学发光强度定量检测甘氨酸. 在最佳试验条件下, 相对化学发光强度和甘氨酸的浓度在0.2～60 μmol/L范围内成良好的线性关系, 相关系数为r＝0.9972, 方法的检出限为0.07 μmol/L, 对1 μmol/L甘氨酸溶液进行11次平行测定, 相对标准偏差为3.3% (n＝11). 由于以甘氨酸为模板分子合成出来的分子印迹聚合物空腔比较小, 避免了非特异性吸附, 使它在识别丹磺酰氯标记的甘氨酸时特异性、响应速度和灵敏度都有所增强.     

Effect of the Nature of the Dopant on the Response of a Sensor Array Based on Polyaniline

The effect of the nature of the dopant on the response of a sensor array based on films of polyaniline (PAn) under the influence of the vapor of various organic solvents was studied. It was established that the main factors determining the magnitude of the response of PAn films are the morphology of the films and the accepting power of the analyte molecules (in the case of "standard" acid dopants) and also the possibility of additional donor–acceptor interaction between the analyte molecules and the dopant (in the case of heteropoly acid dopants). It was shown that with heteropoly acids as dopants of PAn it is possible to increase substantially the selectivity of the response of the sensor array.     

基于新型可视化学传感阵列的氨基酸快速识别

以卟啉和其衍生物及指示剂为传感元件,构建了一种对氨基酸敏感的可视传感阵列.可视化学传感阵列以交互响应的敏感元件组成阵列,对不同物质产生特异的响应,并通过信号识别处理系统,将检测结果以图谱的方式显示,实现检测的可视化.研究中筛选了对氨基酸敏感的36种化学物质,构建了6×6的传感阵列,使用自主研发的阵列数据采集与处理系统,对10种具有代表性的常见氨基酸进行了检测,氨基酸溶液与阵列的反应时间为5 min.对实验检测结果数据采用主成分分析和判别分析进行了计算和分析.实验结果显示,通过阵列响应的可视差图可以将浓度为375 μmol/L的10种氨基酸明显区分.判别分析结果显示,本可视阵列对氨基酸识别的准确率达到97%.二维主成分散点图和判别分析散点图对10种氨基酸都有显著分辨效果.本可视传感阵列可用于氨基酸的快速识别.     

微流控芯片流动注射气体扩散分离光度测定系统的研究

提出了纳升级进样量的微流控芯片流动注射气体扩散分离光度检测系统. 制作三层结构微流控芯片, 在玻璃片上加工微反应通道, 用聚二甲基硅氧烷[Poly(dimethylsiloxane), PDMS]加工气体渗透膜和具有接收气体微通道的底片, 实现了生成气体的化学反应、气-液分离和检测在同一微芯片上的集成化. 采用缝管阵列纳升流动注射进样系统连续进样, 用吸光度法测定NH+4以验证系统性能. 结果表明， 该系统对NH+4的检出限为140 μmol/L(3σ), 峰高精度为3.7%(n=9). 在进样时间12 s、注入载流48 s和每次进样消耗200 nL试样条件下, 系统分析通量可达60样/h. 若加大样品量到800 nL, 使接收溶液停流1 min, 该系统对NH+4的检出限可达到35 μmol/L(3σ), 但分析通量降低到20样/h.     

荧光型二氧化硫光纤传感器的研究

本文描述了一种新的测量二氧化硫的荧光型光纤传感器。溶于内充液的奎宁被用作敏感物,通过气透膜将内充液与水溶液分开。传感器对二氧化硫的响应范围是3×10~(-6)～3×10~(-4)mol/L。报道了传感器的重现性、稳定性、响应时间和选择性。用该传感器测定了含二氧化硫的实际样品并与碘量法进行了比较。     

小分子添加剂在气体分离膜中的应用进展

综述了小分子添加剂在气体分离膜研究中的应用进展,重点介绍了钴金属络合物和小分子液晶对提高膜渗透选择性能的特殊作用。