新型碳纳米管气敏传感器的研究进展

该文综述了新型的单壁碳纳米管SWNT、多壁碳纳米管MWNT、多壁碳纳米管阵列气敏传感器的制备、结构特点、气敏性能和未来的发展方向。     

基于方波伏安型电子舌的鸡蛋蛋清检测方法研究

鸡蛋作为一种普遍的营养品,其储存期和销售等级的快速准确检测对消费者和生产者均至关重要。利用方波伏安型电子舌对鸡蛋蛋清溶液进行检测,并利用哈夫单位的测定建立鸡蛋不同储存期和不同储存期下的等级与鸡蛋哈夫单位的对应关系。提取第一峰电流、第二峰电流、第二极小值电流作为特征值。分别利用主成分分析（PCA）和判别函数分析（DFA）对数据信息进行分析,DFA比PCA能较好地区分鸡蛋的储存期和等级,电子舌能够检测出鸡蛋储存期和销售等级。     

基于多壁碳纳米管负载镍的无酶葡萄糖传感器

文中采用水热法合成负载镍纳米碳管(MWCNTs)复合材料,以Nafion为固定剂将复合材料修饰于玻碳电极的表面制备了一种新型葡萄糖传感器,并用于血清样品中葡萄糖的测定。实验发现,合成在纳米碳管表面的镍为纳米级,并分散均匀。复合材料修饰的电极对葡萄糖响应电流明显大于镍圆盘电极,而且受抗坏血酸和尿酸干扰较小。实验采用安培法测定葡萄糖,线性范围为2×10-6mol/L～1.2×10-3mol/L,检测下限达到了5×10-7mol/L。     

伏安型电子舌对不同品种中药材的检测

中药在我国卫生体系中占有非常重要的地位,其质量好坏对人们的健康至关重要.提出了应用伏安型电子舌对不同品种的中药材进行分类鉴别研究.采用差分脉冲伏安法和方波伏安法,分别以玻碳电极和金电极作为工作电极来检测被识别样品,并利用主成分分析法对其检测后的数据进行分析.结果显示:同种实验方法下应用双电极体系检测的识别结果要优于单电极体系检测的识别结果,不同实验方法下基于差分脉冲伏安法检测的识别结果要优于基于方波伏安法检测的识别结果.应用伏安型电子舌对中药材进行检测能够很好地区分不同品种的中药材,为伏安型电子舌系统在中药材领域的研究提供了一定的基础.     

基于碳纳米管固定葡萄糖氧化酶的ECL葡萄糖传感器的制备

将葡萄糖氧化酶(GOD)固定在多壁碳纳米管(MWCNTs)修饰电极(ME)上,GOD催化氧化葡萄糖生成过氧化氢,并使鲁米诺产生电致化学发光(ECL),据此构建了一种新型ECL葡萄糖传感器.结果表明:CNTs修饰的电极对鲁米诺和H2O2反应具有显著的电催化活性和增敏效果.该传感器对葡萄糖检测的线性范围为0.01～10.0...     

基于多壁碳纳米管的结露型湿度传感器的研究

采用酸氧化法对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行表面修饰,并研究了基于MWCNTs/羟乙基纤维素(HEC)复合体系的结露传感特性。通过红外光谱和热失重分析对MWCNTs进行了结构表征。氧化处理有效提高了MWCNTs的分散性。基于改性MWCNTs的结露元件与本征MWCNTs的器件相比表现出更好的开关特性。结露元件在相对湿度(RH)为75 %RH以前伴随湿度变化,电阻变化非常小,而在85 %RH以后呈现电阻的非线性增大。MWCNTs在复合膜中的最佳质量分数约为22 wt%,在100 %RH下灵敏度达到31。     

多壁碳纳米管半乳糖生物传感器研究

以普鲁士蓝(PB)膜玻碳电极为基质,用多壁碳纳米管固定半乳糖氧化酶(GAO),构造了半乳糖电流型传感器,研究了半乳糖氧化酶在此传感器中的催化反应机理,对多壁碳纳米管半乳糖传感器的检测条件进行了优化。确认其对半乳糖具有灵敏的生物响应性,表现出良好的线性和分辨力。此传感器对半乳糖摩尔浓度0.5×10-4~1.5×10-2mol/L呈线性响应,检出限为1.0×10-4mol/L,响应时间为10 s,30 d后,响应电流依然保持80%。     

接枝氨基的多壁碳纳米管薄膜传感器的气敏特性研究

制作了接枝氨基的多壁碳纳米管薄膜传感器。研究了其对低体积分数甲醛气体的温度响应特性和膜厚与响应的关系。结果表明：当温度为22℃,薄膜的厚度为8．1μm时,这种薄膜传感器对低体积分数为20×lO-9的甲醛气体的响应可以达到2．9％,此体积分数低于国际卫生组织规定的标准。     

多壁碳纳米管湿敏传感器的研究

传感器的基底为Al板电化学氧化成Al2O3绝缘层模板,上面真空溅射了叉指金电极,在电极之间旋涂微量多壁碳纳米管的水悬浊液,干燥后作为敏感膜.室温下测试传感器暴露在不同湿度的电阻变化,发现吸附了H2O后传感器的导电能力降低,且下降的幅度与被测湿度有良好的梯度关系.同时该多壁碳纳米管再经缩合剂EDC修饰后旋涂于电极上形成的敏感膜对湿度呈指数级变化.对它们的湿敏响应的机理进行了一些初步的探讨.     

聚苯胺-多壁碳纳米管薄膜SAW NO2传感器

将聚苯胺-多壁碳纳米管聚合物沉积于声表面波(SAW)气体传感器的敏感区,形成敏感薄膜,实现了室温下对不同体积分数NO2的检测.研究表明:这种传感器具有很高的敏感性,良好的重复性和低体积分数检测极限.同时,单一聚苯胺薄膜也做了对比测量,实验结果表明:聚苯胺-多壁碳纳米管聚合物敏感膜比单一聚苯胺薄膜具有更高的敏感性和更短的...     

空壳纳米钯-碳纳米管修饰的无酶葡萄糖传感器的研究

在玻碳电极表面形成碳纳米管/壳聚糖膜/空壳纳米钯均匀致密稳定的修饰层,制备了用于测定葡萄糖的新型无酶传感器。该传感器可以快速地实现电极与葡萄糖之间的直接电子转移,有良好的稳定性。在最佳实验条件下,用差分脉冲伏安法(DPV)测定葡萄糖,其响应电流与葡萄糖的浓度在2.5×10-7～1.5×10-6mol/L范围内有很好的线性关系,线性回归方程为I(μA)=2.169c(μmol/L)+8.399×10-6,相关系数r=0.9872。     

基于随机共振的纳米碳管气体传感器的研究

基于气体电晕放电原理,利用纳米碳管独特的物理结构和尖端发射效应,提出了一种新型的纳米碳管离子型气体传感器.采用阳极氧化铝模板法生长的定向纳米碳管阵列所构成的传感器,纳米碳管和电极是一体的,简化了器件结构和工艺.在外加直流电压激励下,纳米碳管顶部形成很强的非均匀电场,在电压相对低的情况下能很容易地电离气体,根据气体的击穿电压和放电电流来实现对单一气体和确定性混合气体的检测.为了提高检测混合气体的灵敏度,创新地在检测回路中引入随机共振发生装置,有效地提高了混合气体浓度检测的范围.实验中还分析了温度、湿度对传感器的影响,对该传感器的性能也作了评价.实验结果表明该传感器具有选择性好、体积小、响应时间快、灵敏度高、稳定性好,室温操作等优点,而且实现方便,操作简单,有较大的实用价值.     

离子液体修饰碳糊电极方波伏安法测定氨氯地平

研究了氨氯地平(Amlodipine besylate,Aml)在离子液体(1-Benzyl-3-Methylimidazole,[BnMIM]PF6)修饰碳糊电极([BnMIM]PF6/CPE)上的电化学行为和电化学动力学性质,并用循环伏安法(CV)及计时电流法(CA)测得Aml在[BnMIM]PF6/CPE上的电极反应动力学参数。实验结果表明,Aml在[BnMIM]PF6/CPE上发生了受吸附控制的不可逆电化学氧化过程。用方波伏安法(SWV)考察了Aml氧化峰电流与其浓度在1.2×10-6~1.0×10-3mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限(3S/N)3.3×10-7 mol/L,RSD1.3%~3.4%之间,加样回收率98.2%~103%。     

A micro shear stress sensor based on laterally aligned carbon nanotubes

This paper reports the development of a micro thermal shear stress sensor that utilizes multiwalled carbon nanotubes as the sensing element. The sensor was fabricated by laterally aligning randomly distributed nanotubes into a 360 μm long and 90 μm wide conductive trace between two triangular shaped micro electrodes through the use of a high frequency AC electric field. During operation, the aligned nanotubes are electrically heated to an elevated temperature and surface shear stress is measured indirectly by the amount of convective heat transfer from the heated nanotubes to the surrounding fluid flow.The nanotube alignment process was primarily controlled by three different phenomena: dielectrophoresis, joule heating, and Brownian motion. Numerical simulations, together with experimental verifications, indicated that a successful alignment could only be realized if: (1) the dielectrophoretic force was positive, (2) the electro-thermal force was also positive, and (3) the dielectrophoretic force was high enough to overcome Brownian motion. The aligned nanotube trace has a room-temperature resistance of 580 Ω, which corresponds to a conductivity of 2.7 × 10⁴ S/m. The absolute temperature coefficient of resistivity ranges from 0.01 to 0.04% °C⁻¹. This is about one order of magnitude smaller than the highly doped polysilicon sensing material used in the MEMS micro shear stress sensor. The shear stress sensitivity of the nanotube trace operated at a 3% overheat ratio is found to follow the theoretical sensor power ∝ (shear stress)^1/3 relationship, provided the shear stress level is higher than 0.34 mPa. This result confirms the feasibility of using aligned multi-walled carbon nanotubes as a thermal shear stress sensing material.     

基于碳纳米管场发射的压力传感器仿真与设计

碳纳米管是场发射阴极的极佳材料.基于碳纳米管和金属铜的复合电镀技术,采用有限元软件对压力传感器的碳纳米管布设进行了有限元仿真,使用模拟退火算法对阳极变形膜的尺寸进行了优化,并设计了实现压力传感器的工艺过程.碳纳米管的管径在不影响电镀质量的情况下可尽量小,选取的长度不影响直立,间距在500 nm时可获得最大电流.阳极膜的...     

基于碳纳米管修饰石墨电极测定槲皮素

该文首次利用化学气相沉积法在石墨基体上直接生长出碳纳米管.制备了对槲皮素具有电催化氧化的碳纳米管修饰石墨电极(CNTs/C),槲皮素在该修饰电极上发生可逆的氧化还原反应.在B-R缓冲溶液(pH1.81)中,氧化峰电流与槲皮素的浓度在1.0×10-7～5.0×10-4mol/L范围内呈线性关系,相关系数为0.9980,检测限为1.5×10-8mol/L,当槲皮素的浓度为1.0×10-5mol/L时,测得槲皮素的RSD(n=5)为2.3%,回收率在95.1%～100.7%之间.     

A novel conductive humidity sensor based on field ionization from carbon nanotubes

A novel, high efficiency detector for humidity is described, in which the multiwall nanotubes grown on the silicon substrates serve as anode and ITO film glass plate as cathode are separated and insulated by a glass insulator. Application of a positive bias to the multiwall nanotubes generates high electric field sufficient to field-ionize passing gas-phase atoms especially for water vapor. By monitoring the prebreakdown current, relative humidity can be determined. The sensitivity factor (I_75.8%/I_12%) is about 229.4. The recovery time from 53.4 to 6.8% RH for the humidity sensor is about 10 s.     

基于纳米金/碳纳米管修饰古墨电极测定大黄酸

本文首次采用自沉积方法将HAuCl4直接还原成纳米金颗粒并修饰在直接生长于石墨基体上的碳纳米管电极表面,制备了对大黄酸具有高催化性能的Au-CNTs／C电极。采用循环伏安法考察了大黄酸在Au—CNTs／C电极上的电化学行为,发现在-0．037V出现明显的氧化峰。在磷酸盐缓冲溶液P13S（DH=7．4）中,大黄酸的响应电流与浓度在1．8×10-4-2．5×10-3g／L范围内呈线性关系,相关系数为0．9878,其检测限为8．0×10^-4g／L。