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。     

羟基--碳纳米管气体传感器气敏性的仿真研究

采用羟基修饰后的碳纳米管作为气体传感器的气敏材料,会使其响应灵敏度提高。利用密度泛函理论研究了两种气体分子（ Cl2和H2 S）在本征单壁碳纳米管（ SWCNT）和羟基修饰过的单壁碳纳米管（ SWCNT—OH）上的吸附。分析其态密度图,并尝试改变气体分子在碳纳米管上的吸附位置与方向,从吸附能的大小、电荷转移量的多少、吸附距离的远近上,为本征SWCNT,SWCNT—OH的气敏性和两种气体在碳纳米管上的最佳吸附位置姿态提供对比与理论分析。     

基于多壁纳米碳管的传感器对甲苯的气敏性研究

传感器的基底为Al2O3,上面真空溅射了叉指金电极,在电极之间涂布微量多壁纳米碳管悬浊液,干燥后作为气敏膜.室温下测试电极暴露于甲苯气体前后的电阻变化,发现吸附了甲苯后电极的导电能力下降,且下降的幅度与被测甲苯浓度有良好的线性关系.该实验结果预示着多壁纳米碳管是一种良好的室温下检测甲苯的敏感材料.对该气敏响应的产生机理本文进行了一些初步的探讨.     

外磁场诱导Ni-ZnO型甲醛传感器气敏性研究

结合NiO和四针状纳米ZnO的优点,提出了利用平行和垂直气敏膜的磁场诱导Ni纳米颗粒在四针状纳米ZnO气敏膜中的分布来制备甲醛气体传感器的方法.介绍了制备方法,分析了对甲醛的敏感性及其气敏性机理,测试了在不同使用方式中的稳定性.实验结果表明:平行于厚膜表面的磁诱导5%的Ni掺杂ZnO厚膜具有较好的稳定性,同时,对甲醛具有最佳的气敏性和检测的重复性,以其作为甲醛气体探测器具有很好的前景.     

WO3掺杂对NiO基纳米材料VOCs气体气敏性能的影响

用均匀共沉淀法制备纳米NiO材料,研究不同WO3添加量对材料气敏性能的影响.WO3的掺杂使NiO气敏材料对挥发性有机物(VOCs)气体的灵敏度有显著的提高,且通过XRD图谱分析,WO3的添加抑制了NiO晶粒生长,增大了材料的比表面积,改善了NiO材料的气敏性能.     

纳米ZrO2的性能及其气敏性的研究

本文用沉淀法制备出平均晶粒尺寸在１８ｎｍ的单斜相ＺｒＯ２纳米粉末。并在其对形状和大小进行了透射电镜及激光散射分析,确认ＺｒＯ２粒子球形,分散性较好,平均粒径约７０－８０ｎｍ。本文着重研究了纳米级ＺｒＯ２纳粉对乙醇的气敏性能,结果表明,用纳米级ＺｒＯ２粒了制备的气敏元件对乙醇气体有好的敏感性,并且随着纳米粒子尺寸降低,对气体敏感性增强。     

掺杂CNT的Fe2O3气体传感器对乙醇气敏特性的研究

采用酸化后的碳纳米管（CNT）对Fe2O3进行不同比例的掺杂,利用扫描电镜（SEM）对气敏材料进行表征,制作成旁热式气体传感器后在乙醇气氛中与Fe2O3气体传感器进行对比。重点分析了掺杂量,工作温度及气体浓度对传感器灵敏度及响应恢复时间的影响,并对气敏机理进行了详细研究。结果表明碳纳米管的适量掺杂有效的提高了传感器的灵敏度并缩短了响应恢复时间,其中在216℃时对50×10-6的乙醇气体灵敏度达3.4。     

常温CeO2气敏元件的气敏性

研制成功了一种新型以 SnO_2为基质材料的常温 CeO_2气敏元件(简称 CeO_2元件).CeO_2元件无需要加热器也无需贵金属,该元件结构和制备工艺简单。CeO_2元件对烟和某些可燃性气体灵敏度高、稳定、响应快、恢复快。本文对已获结果进行了简单地讨论。     

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。     

基于电子鼻的气敏传感器及其阵列

电子鼻是模拟动物的嗅觉系统设计研制的一种智能电子仪器,是利用气敏传感器阵列的响应图谱来识别气味的电子系统。本文从应用的角度出发,对电子鼻系统中常用气敏传感器的工作原理、适用范围和优、缺点进行了比较,指出了电子鼻系统中选择气敏传感器及其阵列的一些注意事项,为电子鼻特别是便携式电子鼻的研制提供参考。     

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.     

定向阵列碳纳米管在化学和生物传感器中的应用

定向阵列碳纳米管(ACNTs)作为一种新型的有序碳类材料,相比无序碳纳米管有更大的比表面积和促进电子的传递,因此能进一步提高其作为传感器的灵敏度.该文综述了定向阵列碳纳米管的制备方法和基于定向阵列碳纳米管的化学和生物传感器研究进展.     

碳纳米管在高电压设备在线监测领域的应用

阐述了高压电气设备绝缘故障在线检测的一些方法,介绍了碳纳米管气体传感器近期的研究动向和取得的成果。应用碳纳米管气体传感器监测电气设备绝缘故障特征气体时,重点介绍了纯SF6,SF6/N2混合气体中局部放电产生的气体分解组分在电压、气体压强、温度等因素下对气体传感器的影响。并提出了碳纳米管气体传感器在高电压设备在线检测领域研究中所存在的问题和未来的研究发展方向。     

纳米碳管气体放电气敏传感器中随机共振现象的研究

在对某些非线性动力学系统中,存在着随机共振现象,它不是通过消除噪声而是利用噪声来达到检测微弱信号的目的,随机共振是非线性动力系统中的普遍现象,它向人们展示了噪声在非线性体系中的积极作用.本文对纳米碳管气体放电气敏传感器中的随机共振现象进行了研究,利用纳米碳管电极作为气敏传感器阳极,在以空气为目标气体的传感器检测系统中观察到二重随机共振现象.提取放电周期脉冲信号,利用高斯白噪声调制放电周期脉冲信号,输出信噪比的仿真结果与实际观察到的二重随机共振现象一致.     

基于碳纳米管微传感器阵列和随机共振的气体检测方法研究

提出了一种基于多壁碳纳米管微传感器阵列和非线性随机共振算法的新型气体检测方法。微传感器阵列包括碳纳米管阳极传感器和碳纳米管阴极传感器以减小检测系统的交叉灵敏度。实验检测了乙醇、丙酮和氨气三种气体,传感器阵列响应输入随机共振系统进行处理,结果表明,信噪比曲线参数能够标定气体浓度和种类,且随机共振处理方法可以有效的降低系统的交叉灵敏度,检测系统具有较好的灵敏度和重复性,具有较好的实用价值。     

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。     

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%。