[發明專利]電導-催化發光雙通道氣體傳感器、檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 201711374315.2
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108195826B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 孟凡利;常源隆;趙勇;胡海峰;張亞男
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N21/76
• 分類號: G01N21/76
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 王丹;李洪福

本發明公開了一種針對揮發性有機物的電導?催化發光雙通道氣體傳感器、檢測裝置及其檢測方法，所述傳感器具有：敏感元件，其對氣體敏感并能夠在不同溫度下同時產生相對應的電導信號和發光信號；所述敏感元件至少具有基底；沉積于基底上的敏感層，所述敏感層包括納米敏感材料，所述納米敏感材料對氣體敏感并同時產生電導信號和發光信號；加熱層，所述加熱層用以改變基底以及敏感層的溫度。所述檢測裝置具有：所述傳感器以及對所述電導信號和發光信號進行檢測的信號檢測模塊。本發明能夠提高對揮發性有機物檢測的選擇性，大幅度降低誤判、漏判率且同時提高所述傳感器的靈敏度和響應速度。

技術領域

本發明涉及氣體檢測技術領域，具體的說是涉及一種針對揮發性有機物的氣體傳感器、檢測裝置及其檢測方法。

背景技術

半導體氣體傳感器具有信號穩定、響應時間快、價格低廉、適合于現場檢測等優點，被廣泛地用于揮發性有機物等化學品的快速檢測和識別。傳統的半導體氣體傳感器是采用電導式檢測原理，目前采用納米結構發金屬氧化物作為敏感材料可以大幅提高傳感器的靈敏度。例如在Enhanced acetone sensing performances of hierarchical hollowAu-loaded NiO hybrid structures， Sensors and Actuators B:Chemical,Volume 161,Issue 1,2012, Pages178-183一文中張彤等使用NiO為敏感材料實現了對丙酮的電導式檢測，發現其檢測靈敏度非常高，而且響應時間和恢復時間都非常迅速。然而，眾所周知，電導型傳感器存在選擇性差的缺點，即單個傳感器無法同時分辨多種檢測氣體引起的電阻變化。

同時金屬氧化物半導體材料還具有催化發光特性，也可以用來檢測揮發性有機物，其對氣體的檢測具有較強的選擇性。如在Analytical detection system of mixedodor vapors using chemiluminescence-based gas sensor,In Sensors and ActuatorsB:Chemical,Volume 34,Issues 1–3,1996,Pages 334-338 一文中Masuo Nakagawa公開了一種采用Al₂O₃作為傳感元件來區分乙醇、丁醇、丙酮和正丁酸的系統裝置，它采用CCD檢測器同時檢測不同溫度下的催化發光光譜，從而得到四種有機氣體的“波長-光強度-溫度”三維圖像，再采用主成分分析模型對實驗結果進行分析，以此來識別這些芳香氣體。但是，當催化產物光量子釋放效率不高時，催化發光傳感器的檢測效果就會大幅度下降，甚至會出現漏判的情況。也就是說，催化發光傳感器的檢測信號不夠穩定。

綜上可見如果能夠將兩種傳感器的原理相互結合，同時對電導和催化發光兩種信號進行檢測，并對其檢測結果進行綜合分析，就可以同時提高氣體傳感器的靈敏度和選擇性，從而更加迅速和準確的得出所需的檢測結果。

發明內容

鑒于已有技術存在的缺陷，本發明的目的是要提供一種電導-催化發光雙通道氣體傳感器，其能夠同時具有較高靈敏度和較好的選擇性。

為了實現上述目的，本發明的技術方案：

一種電導-催化發光雙通道氣體傳感器，其特征在于，具有：

敏感元件，其對氣體敏感并能夠在不同溫度下同時產生相對應的電導信號和發光信號；所述敏感元件至少具有基底；沉積于基底上的敏感層，所述敏感層包括納米敏感材料，所述納米敏感材料對氣體敏感并同時產生電導信號和發光信號；加熱層，所述加熱層用以改變基底以及敏感層的溫度。

基于上述方案，所述敏感元件還具有：

電極以及位于加熱層下表面的熱電偶。

基于上述方案，所述納米敏感材料為兼具電導型氣敏特性以及催化發光型氣敏特性的材料，其包括但不限于金屬氧化物納米材料以及包含金屬氧化物納米材料的復合材料。