基于纳米分子筛敏感膜类神经毒气传感器

研究了ZSM5分子筛膜对神经类毒剂沙林的相似物甲基磷酸二甲脂的敏感特性,并结合高灵敏的石英谐振微天平(QCM)研制了甲基磷酸二甲脂气体传感器。测试甲基磷酸二甲脂气体的体积分数分别为10-6,5×10-6,20×10-6的气体。研究表明:基于ZSM5纳米分子筛膜的传感器的检测灵敏度高,对气体体积分数为10-6甲基磷酸二甲脂气体的检测灵敏度为60Hz/10-6,比半致死浓时积低;传感器的响应与脱附时间较快,对气体体积分数为10-6甲基磷酸二甲脂气体的响应与脱附时间均为100s;对同体积分数丙酮气体进行了频率响应测试,对传感器的选择性进行验证。还研究了ZSM5分子筛对甲基磷酸二甲脂气体的脱附再生条件,发现经过200℃脱附,分子筛的再生能力可以得到较好的恢复.     

沸石分子筛修饰的QCM类神经毒气传感器

研究了Cu2 -Beta型纳米分子筛对类神经毒剂DMMP有机气体的敏感特性,并结合高灵敏的石英谐振微天平(QCM)研制了DMMP气体的传感器.研究结果表明,选择Cu2 -Beta纳米分子筛作为敏感膜对DMMP气体的检测灵敏度大大提高,达到14.481 1 Hz/lg(C/ppm).在0.2 ppm DMMP气体浓度下,传感器的响应时间和恢复时间分别为40 s和100 s,响应达到103Hz.同时经过高温和水汽吹扫脱附处理,该传感器表现了较好的重复性.     

DMMP在纳米分子筛敏感薄膜中的解吸附特性

分子筛膜的脱附困难是制约纳米分子筛敏感膜传感器发展的主要技术瓶颈之一,传统的高温脱附和纯氮气吹洗的方法无法有效地使纳米分子筛膜得到再生。针对Silicalite—1,ZSM—5和Cu-ZSM—5 3种纳米分子筛,利用石英晶体微天平(QCM)技术,研究了氮气吹洗法、高温脱附法和高频交变电场脱附法对甲基磷酸二甲酯(DMMP)气体的脱附特性。结果显示:超声频交变电场脱附法可以使脱附时间从传统方法的20 min缩短到60 s以内,并达到85%以上的脱附率,使传感器的重复性很快得到再现。     

基于Silicate-1型分子筛修饰的QCM类神经毒气传感器

主要研究Silicate-1型纳米分子筛对类神经毒气有机气体甲基磷酸二甲酯(DMMP)的敏感特性,并结合高灵敏度的石英谐振天平(QCM)研制了DMMP气体传感器.采用Silicate-1型纳米分子筛作为敏感膜材料分别对不同浓度的DMMP气体进行检测.QCM传感器随着气体浓度的增加,响应时间增加,气体吸附量增加;当DMM...     

壳聚糖固定化脲酶生物传感器选择性测定铜离子

基于重金属对脲酶的抑制作用,研制了用于测定铜离子的生物传感器。该生物传感器的制备以壳聚糖为载体,将脲酶固定于pH电极表面。由于壳聚糖对Cu2+的富集,该生物传感器展现出高灵敏度。在样品溶液中加入5 mmol/L NaI,可以消除Hg2+和Ag+的干扰,从而实现Cu2+的选择性检测。在0.005～0.5μg/mL的浓度范围内,脲酶活性的抑制率与Cu2+浓度的对数呈良好的线性响应关系,其检出限为0.002μg/mL。将使用后的生物传感器浸泡于0.5 mmol/L的EDTA溶液再生5 min,被Cu2+抑制的脲酶的活性可以得到恢复。     

Ce3+掺杂SnO2纳米带对乙二醇的气敏特性研究

采用热蒸发气相沉积法,以An为催化剂成功制备了Ce3+掺杂的SnO2纳米带.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(EDX)对样品的形貌、结构和成分进行了表征分析.结果表明:Ce3+掺杂的SnO2纳米带具有金红石结构,纳米带表面光滑、平整,结晶良好,其成分由Ce,Sn和O构成.同时,研究了单片Ce3+掺杂的SnO2纳米带对丙酮、乙醇和乙二醇的气敏特性,发现温度为190℃时器件对乙二醇气敏响应最强,选择性也最好.Ce3+掺杂的SnO2纳米带对乙二醇响应、恢复时间短,可逆性好,适合在较宽浓度范围对乙二醇气体进行检测.     

电化学CO气体传感器及其敏感特性

介绍了电化学CO气体传感器的结构,辅助电极、Ag/AgCl参比电极的制作以及工作电极的修饰和制作方法,研究了该传感器对CO气体的敏感特性。实验结果显示:活化处理后的Pt溶胶修饰的Pt丝微电极对CO气体有良好的敏感特性,CO氧化峰尖锐、峰形良好,在低浓度范围内,其峰电流与CO的浓度成良好的线性关系,表明此传感器适于定量检测CO的浓度。     

基于K~+交换平面光波导气体传感器检测丙酮蒸气

利用旋转甩涂法K+交换玻璃光波导元件表面上固定甲基绿/聚乙烯醇敏感膜,成功地研制出一种丙酮光学传感器。实验结果表明:传感器对浓度在25~650mg/m3范围内的丙酮蒸气具有良好的线性响应,相关系数为0.991 15(n=5),检出限达到11mg/m3(S/N=3),响应时间小于3 s。该传感器具有较好的可逆性、重复性和成本低等特点。     

Y沸石改善SnO2气体传感器性能的研究

为了改善气体传感器的敏感性能,分别采用SnO2外涂Y沸石的涂覆法和Y沸石与SnO2混合法,用Y沸石对SnO2气体传感器进行改性.用X-射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)对混合法制备的Y沸石/SnO2复合材料的结构和表面进行了表征与分析.将这两类敏感元件进行了VOC气体的气敏测试.结果表明,与纯SnO2相比,Y沸石与SnO2直接混合的复合材料提高了对丙酮的响应值,而对其他气体响应值基本不变;涂覆法制备的气敏元件不仅提高对丙酮的响应值,而且减小了对乙醇的响应值,对乙醇起到一定抑制作用.初步分析了Y沸石对SnO2气敏特性改善的机理.     

一种TNT爆炸物气体传感器的初步研究

该文在ITO电极表面组装TiO2和CdS量子点,构建用于三硝基甲苯(TNT)气体现场快速检测的ITO/TiO2/CdS传感器.通过该传感器对TNT气体吸附前后电位变化的研究,探讨爆炸物气体分子与量子点纳米材料的结合形式以及TNT气体分子在CdS和TiO2表面所发生的反应过程和传感机理.该传感器响应速度快,灵敏度高,在恒电流6 mA条件下,TNT气体浓度在15～1 500 μg/L范围内与传感器响应呈良好的线性关系,最低检测限为7μg/L(S/N=3).该工作初步研究了TNT爆炸物传感器的制备、优化条件和响应机理.该类传感器在应对突发性事件的发生、维护公共安全和人民健康等方面将会具有广阔的应用前景.     

基于分子筛薄膜探测神经类毒气的传感器研究

采用ZSM-5分子筛材料对神经类毒剂沙林的相似物甲基磷酸二甲脂(DMMP)气体进行了测试。分子筛材料因为具有选择性吸附分子的能力常被用来作为气体敏感材料,但因为其神经类气体极性较强,被吸附后难于解吸附,因此,分子筛材料很少用于检测神经类气体。利用合成的ZSM-5纳米分子筛作为吸附神经类气体DMMP的敏感材料,将其涂布在2个石英晶体微天平(QCM)上进行差频测试,以减小外界的干扰,并提出了用交变电场进行极性分子解吸附的新方法。DMMP气体的探测最小体积分数达到1×10-6,响应时间和解吸附时间分别小于20 s和90 s。     

碳纳米管掺杂WO_3气敏元件敏感特性的研究

研究以碳纳米管(CNT)为掺杂剂制备的CNT-WO3旁热式气敏元件。采用球磨、超声分散的方法对碳纳米管进行分散处理,溶胶—凝胶方法制备WO3微粉,用SEM观察了WO3气敏材料的显微结构,测试了元件对丙酮的气敏性能。结果表明:碳纳米管存在于平均粒径为30~50 nm的WO3晶粒间,从而增加了材料的气孔率。碳纳米管掺杂元件对丙酮的灵敏度远高于纯WO3元件,质量分数为0.4%的掺杂量对丙酮有最高灵敏度,具有能检测低体积分数丙酮气体、选择性好的优点,特别是掺杂碳纳米管明显提高了WO3元件的响应速度。     

双层厚膜结构改善气敏元件灵敏度和选择性研究

研究了厚膜印刷技术制备的双层膜结构气敏元件的灵敏度和选择性.测量结果表明:在二氧化锡(SnO2)单层膜下再添加一层纳米三氧化钨(WO3)材料厚膜,可以提高气敏元件对酒精、丙酮、甲醛、甲苯还原气体的灵敏度和选择性.当浓度为900×10-6时,将SnO2覆盖在WO3之上形成双层膜时,较两种材料对应的单层膜灵敏度均有所提升.因此,双层厚膜结构为改善元件的灵敏度和选择性提供了一种可行的方法.初步认为,双层膜的作用与膜的上、下排列顺序有很大的关系,也与双层界面间由于扩散效应所形成的过渡层有关.     

沸石与CuO复合材料的气敏性能研究

采用水热合成法制备了花状CuO材料.为了改善CuO气体传感器性能,分别将ZSM-5型、HY型以及NaA型沸石与p型半导体CuO材料以涂覆法和直接混合法复合制成气敏元件.用X-射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)分别对制备的CuO材料以及3种沸石与CuO复合材料的形貌及其微观结构进行了表征与分析.将制备的几类敏感元件对多种VOC气体进行气敏测试.结果表明,与纯CuO相比,ZSM-5沸石/CuO复合材料均显著提高了对甲苯的响应值;HY沸石/CuO复合材料提高了对丙酮、乙醇、甲苯的响应值;NaA沸石/CuO复合材料改善了对乙醇和甲醛气体的响应值.初步分析了ZSM-5、HY、NaA沸石对CuO气敏特性改善的机理.     

基于可视化仿生鼻的酮体标志物检测研究

现有的酮体水平检测方法无法完全满足潜在酮症患者在医院外或实验室外的无创、直观简便检测需求.考虑到高选择性、高特征性、无创、直观可视化等优点,基于可视化仿生鼻对酮体标志物丙酮气体的检测进行了实验研究,并对实验结果中所获取的HSI颜色差值特征进行了动态响应分析、层次聚类分析、反向传播(BP)神经网络识别等.分析结果表明:可视化仿生鼻的HSI差值特征与丙酮气体浓度存在非线性关系,且BP神经网络能够通过HSI差值特征实现不同浓度丙酮气体的识别,识别结果的整体平均相对误差为6.67%.     

硬脂酸复合薄膜光波导传感器检测苯乙烯

利用旋转甩涂法将亚甲基蓝(MB)掺杂的硬脂酸复合薄膜固定在钾离子(K+)交换玻璃光波导表面,研制了MB-硬脂酸复合薄膜/K+交换玻璃光波导传感器,并对挥发性有机物蒸气进行检测。实验结果表明,在室温下该传感器对低浓度的苯乙烯蒸气具有较好的重复性和选择性响应,能够检测到1×10-7(体积分数)的苯乙烯蒸气,其响应和恢复时间分别为12s和28s。该传感器具有灵敏度高、响应-恢复速度快、可逆性好、成本低、容易制作等特点。     

新型高选择性汽油敏感元件

报道了一种新型高选择性汽油敏感元件，该元件采用互补反馈原理及实现该原理的元件结构（Ｎ—Ｎ型结构），提高了元件的选择性，同时还具有良好的抗环境温、湿度的能力。     

硬脂酸复合薄膜光波导元件的气敏性研究

利用旋转-甩涂法将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)-硬脂酸复合薄膜固定在钾离子(K+)交换玻璃光波导表面,研制了PVP-硬脂酸复合薄膜/K+交换玻璃光波导元件,用于对挥发性有机物蒸汽进行检测。实验结果表明,在室温下该元件对低浓度的二甲苯蒸汽仍有较好的重复性和选择性响应,能够检测到1×10-6(体积分数)的二甲苯,其响应和恢复时间分别为9 s和35 s,相对标准偏差为±4.17%。该元件具有灵敏度高、响应-恢复速度快、可逆性好、成本低、容易制作等特点。