基于沸石分子筛的类神经毒气传感器的研究

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本文研究了基于沸石分子筛的气敏传感器,并用于对类沙林神经毒气,甲基膦酸二甲酯(DMMP)的检测。利用沸石分子筛比表面积高,吸附能力强以及能通过特定的化学修饰对分子进行择形吸附等特点,使研制的传感器具有灵敏度高,响应快,选择性得到提高等优点。 本文首次提出采用Cu-Beta纳米分子筛对石英晶振微天平(QCM)进行修饰,将其用于低浓度DMMP气体的检测,大大提高了传感器的灵敏度。该传感器能检测的DMMP下限小于0.2ppm,对0.2ppmdMMp气体的频率响应值为103Hz,传感器的响应时间为40s,恢复时间为100s。同时,经过高温和水汽吹扫脱附处理,该传感器有较好的重复性。 本文为提高传感器的选择性,研制了基于NaX型分子筛的阻抗型气敏传感器。利用沸石分子筛较强的吸附能力与潜在的化学反应,通过传感器交流阻抗谱的变化实现传感器灵敏度的检测。对0.2ppm,0.4ppm和1ppmDMMP气体分别进行了检测,在1ppm时(频率0.01Hz)电阻的相对变化可达13.2%;同时分别采用NaX型和Cu-Beta.型分子筛膜对不同气体进行了选择性比较实验。当频率为0.01Hz时,NaX型沸石分子筛对1ppmDMMP、100ppmCO<,2>和饱和蒸气压下乙醇气体的响应值分别为13.2%、-8.3%、-1.1%。实验表明基于NaX型分子筛膜传感器对DMAVIP的探测有较好的灵敏度和选择性。 本文研究了利用喷墨打印技术制得的DMMP气体传感器。电极图形使用简单的绘图软件autoCAD画出,通过简单改进过的办公用喷墨打印机在金衬底上打印一层自组装膜的阻挡层,经过湿法刻蚀后就得到了梳状微电极阵列。采用NaX型沸石分子筛膜对1ppmDMMP气体进行检测,测得在0.01Hz处,其电阻的相对变化值为10.7%。与传统MEMS工艺相比较,喷墨打印方法制备传感器具有工艺步骤简化,成本低,可在柔性等不同材料上制作等优点,有着广泛的应用前景。
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