基于纳米分子筛和碳黑聚合物敏感膜的气敏传感器研究

摘要

本文探索了对类神经毒剂沙林的相似物DMMP敏感的纳米分子筛材料，研制了类神经毒剂传感器原型，该传感器具有很高的灵敏度，达到60Hz/ppm。提出了一种高频交变电场脱附的新方法，解决了纳米分子筛脱附难的技术关键，这些结果表明基于纳米分子筛敏感膜的类沙林传感器是小型，快速，准确探测神经类毒气传感器的一个新的发展方向。通过对碳黑聚合物膜气敏传感器的研究，成功地研制了对低浓度的有机气体和有机混合气体敏感的电阻型传感器和传感器阵列。这种传感器阵列对识别低浓度的有机气体有一定的应用前景，进一步还可以采用微电子加工工艺把微型传感器阵列与信号处理器以及转换电路做在一个芯片上，真正实现传感器的微型化，集成化和智能化。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：论文指导委员会成员、插图清单、表格清单、勘误表

第一章引 言

1.1气敏传感器

1.2气敏传感器的主要特征参数

1.3气敏传感器的发展方向

1.4气敏传感器的敏感膜

1.4.1金属氧化物半导体敏感膜

1.4.2微孔膜-纳米分子筛

1.4.3微孔膜—聚合物敏感膜

1.5.本论文研究目标

1.6本论文研究内容

参考文献

第二章对类神经毒气敏感的新型纳米分子筛材料的研究

2.1引言

2.2基于纳米分子筛的石英振荡DMMP传感器原理

2.2.1纳米分子筛的吸附原理

2.2.2石英谐振传感器的工作原理

2.2.3类神经类毒气DMMP

2.3纳米分子筛材料的制备与表征

2.3.1纳米沸石分子筛膜样品的制备

2.3.2纳米沸石分子筛膜样品的表征

2.3.3传感器的制备及测试系统

2.4实验结果

2.4.1 ZSM-5纳米分子筛膜对不同浓度的DMMP气体的响应

2.4.2 Ag+ZSM-5纳米分子筛膜对不同浓度的DMMP气体的响应

2.4.3 BETA纳米分子筛对不同浓度的DMMP气体的响应

2.5实验结果讨论：不同孔径的分子筛对DMMP气体的响应比较

2.6本章小结

参考文献

第三章纳米分子筛敏感膜类神经传感器性能的研究

3.1引言

3.2有关纳米分子筛ZSM-5敏感膜传感器重复性的研究

3.2.1纯氮气吹洗脱附

3.2.2高温处理和纯氮气与吹洗脱附

3.2.3特高频差频法加纯氮气吹洗

3.2.4超声频率交变电场对DMMP气体脱附的研究

3.3纳米分子筛ZSM-5传感器的选择性研究

3.3.1纳米分子筛ZSM-5传感器对丙酮气体的响应

3.3.2ZSM-5分子筛与Ag+ZSM-5分子筛膜对其它有机气体的选择性研究

3.4影响纳米分子筛敏感膜的传感器对DMMP气体吸附因素

3.4.1分子筛膜的厚度与传感器吸附响应的关系

3.4.2测试温度与传感器吸附响应的关系

3.5本章小结

参考文献

第四章基于碳黑聚合物传感器阵列的研究

4.1引言

4.2碳黑聚合物膜的涂膜技术

4.3模式识别

4.3.1传感器的数学模型

4.3.2传感器阵列的选择性

4.3.3主成份分析原理

4.4基于碳黑传感器阵列的实验研究

4.4.1敏感材料

4.4.2微电极阵列的设计

4.4.3敏感薄膜的制作

4.4.4实验检测系统

4.5试验结果和分析

4.5.1不同形状的阵列结构对气体的响应

4.5.2梳状阵列结构传感器对相同种浓度的有机气体的响应

4.5.3对单种浓度有机气体的主成份分析与气体的识别：

4.5.4不同碳黑聚合物膜的传感器对不同浓度的有机气体的响应曲线

4.5.5基于碳黑聚合物传感器对各种浓度的有机气体的主成份分析

4.5.6基于碳黑聚合物传感器对混合有机气体的主成份分析

4.6结果讨论

4.7本章小结

参考文献

第五章结论

5.1论文的创新点

5.2有待进一步研究的问题有

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致谢

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