碳纳米管及其掺杂氧化物半导体气敏传感器
碳纳米管在电化学生物传感器中的应用
CNT 在生物传感器方面的应用
CNT 在制备和纯化过程中表面产生的缺陷和基团，通过 共价或非共价的方法使CNT 的某些性质发生改变，尤其 突出的是分散性，使其更适于研究和应用。对CNT 功能 化修饰的研究可以使人们能够按照特定的目的来改造 CNT 的固有特性，从而将大大扩展CNT 的应用前景。
CNT 作为电极材料优点: ①低电阻，即导电性好; ②优良的化学稳定性; ③低质量密度; ④原子结构和大的长径比决定了大的比表面积; ⑤特殊的电极/电解质界面对溶液有良好的浸润性，电极 反应的灵敏度和再现性好。
CNT 在生物传感器方面的应用
2 CNT 在酶生物传感器中的应用 酶生物传感器的作用机理是在化学电极的表面组装固定化酶 膜，当酶膜上发生酶促反应时产生电极活性物质，电极对之响 应。由于响应信号与底物的浓度之间存在一定的线性关系，因 而可以测得被检测物的浓度。以葡萄糖氧化酶( Glucose oxidase，GOD) 传感器为例，其电催化工作原理为: 酶层: glucose + GOD2FAD → gluconolactone+ GOD2FADH2 GOD2FADH2 + O2→GOD2FAD + H2O2 电极: H2O2→2H + + O2 + 2e 氧在电极上的氧化还原反应产生响应电流，电流大小与氧在溶 液中的浓度以及传质速度有关。 若要消除氧浓度变化而引起的检测误差，可以检测酶反应所产 生的过氧化氢。
CNT 在生物传感器方面的应用
通过共价键形成的GOD － MWNT 传感器
CNT 在生物传感器方面的应用
3 CNT 在生物气体传感器中的应用
CNT 具有特殊的一维中空结构，大的比表面积以及较石墨 ( 0.335nm) 略大的层间距( 0.343nm) ，能够吸附许多物质，填 充其中。由于吸附的气体分子与CNT 发生相互作用，改变其费 米能级，引发其宏观电阻发生较大改变。因此CNT 可应用于气 敏传感通过测量其表观电阻的变化来检测气体成分。
碳纳米管在传感器中的应用
碳纳米管在传感器中的应用随着科技的不断进步，纳米材料在各个领域的应用越来越广泛。
碳纳米管作为一种重要的纳米材料，因其优异的电学、热学和力学性能，在传感器领域中展现出了巨大的潜力。
本文将探讨碳纳米管在传感器中的应用，并深入分析其优势和挑战。
一、碳纳米管传感器的基本原理碳纳米管可以视为一种管状结构的碳材料，具有高度的柔性和导电性。
其应用于传感器领域的基本原理是利用碳纳米管对外界环境的响应产生电学信号。
一方面，碳纳米管的界面活性使其对环境中的气体、湿度、温度等物理和化学参数敏感；另一方面，碳纳米管的高导电性使其能够快速传导电荷，进而转化为可测量的电信号。
通过测量电信号的变化，可以获取到环境的信息。
二、碳纳米管传感器的应用领域1. 气体传感器由于碳纳米管的高度敏感性和快速响应特性，它在气体传感器领域中有着广泛的应用。
利用碳纳米管对特定气体分子的吸附和解吸过程的敏感性，可以制造出高灵敏度、高选择性的气体传感器。
这些传感器在环境监测、工业安全和生物医学等领域发挥了重要作用。
2. 生物传感器碳纳米管在生物传感器中的应用也备受瞩目。
由于碳纳米管的高度生物相容性和大比表面积特性，它可以用于检测生物分子的存在和浓度。
例如，基于碳纳米管的DNA传感器可以快速准确地检测到特定的DNA序列，对于基因检测和疾病诊断具有重要意义。
3. 环境监测传感器碳纳米管传感器在环境监测领域中也扮演着重要角色。
由于其高度灵敏的特性，可以监测空气污染物的浓度、土壤中的有毒物质和水中的重金属等。
这些信息的获取对于环境保护和健康风险评估具有重要意义。
三、碳纳米管传感器的优势和挑战1. 优势碳纳米管传感器具有高灵敏度、高选择性和快速响应的特点，可以实现对不同环境参数的准确测量。
此外，碳纳米管还具有良好的稳定性和可重复性，使得传感器具有较长的使用寿命。
2. 挑战碳纳米管传感器面临着一些挑战。
首先，制备高质量的碳纳米管材料是必要的，这需要解决碳纳米管合成的成本和规模化生产的难题。
碳纳米管气敏传感器响应机理研究进展
寸为纳米 级（ ． ５ ｎ ， 向尺寸 为微米 级 （ ～５ ￣ ， 美 Ｏ ７ ￣３ ｍ）轴 １ ０ ｍ）完
决于所使用 的改性 手段 ， 响应 的机理 也变得更加 复杂 其
目 ， 前 国内外相关文献的报道 日 益增多， 本文就纯碳纳米管
和碳纳米 管复合 物气敏传感器 的气敏 响应机 理研究进展进行评
述。
温附近非常敏感， 金属氧化物、 酞氰化合物比导电高聚物 、 半导 体有机材料更稳定， 并且重复性更好。室温下的气敏性在众多 技术领域， 诸如工程、 国家安全、 药物分析、 环保、 香水工业等显 得尤为重要ｌ 。用纳米材料作为敏感材料构成的气敏传感元件 ＿ ２ ］ 具有常规传感器不可替代的优点 ： 一是纳米固体材料具有庞大
得这些材 料的气敏 特性不仅 取 决于 碳纳 米管 的特性 ， 且也取 而
材料科学界都将具有重 大 的发展前 景 。 目前 ， 究并 发展 了各 研 种用于检测气体分子 的传感材料 ， 包括半导 体金 属氧化物 、 导 半 体硅元件 、 酞氰化合物 、 电高聚物及半导体有机材料等 ｌ。通 导 ＿ １ ］ 常 ， 氧化物 、 金属 酞氰化合物需要 较高的操作温度 （５～１０ １ｏ ６ ℃） 来提高与气体 的化学反应性 ； 电高聚物 、 导 半导体有机材料在 室
碳 纳米管以其优异的表 面化 学性能和 良好的 电学性能成为制作化 学传 感器的理想材 料。论述 了碳 纳米
管的结构特 点及 其气敏 响应机理的 最新进展 ， 包括 气敏 吸附和 电学传感机 理和复 合型碳 纳 米管气敏材 料 响应机理 研
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ａｄ ａ ｃ ｓｉ ｓ ｏ ｓ ｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｒ ｏ ｎ ｔ ｂ － ａ ｅ ｓＳ ｎ ｏ ｓ ｓ ａ ｃ ｖ ｎ ｅ ｎ Ｒｅ ｐ ｎ ｅ Ｍ ｃ ａ ｉｍ ｆＣａ ｂ ｎ Ｎａ ｏ ｕ ｅ ｂ ｓ ｄ Ｇａ ｅ ｓ ｒ
气体传感器的材料选择与应用研究
气体传感器的材料选择与应用研究一、引言气体传感器是一种关键的技术，用于监测环境和过程中存在的气体浓度。
随着现代工业的发展和环境污染的日益加重，对气体传感器的需求越来越高。
对于不同的应用场合和工作要求，需要选择不同的材料以满足传感器的性能要求。
本文将就气体传感器的材料选择和应用进行研究。
二、气体传感器常用材料1. 金属氧化物半导体材料金属氧化物半导体材料是气体传感器材料中最常用的一种。
这种材料基于其表面在不同气体环境下的电学性质变化而工作。
金属氧化物半导体传感器有良好的选择性和灵敏度，且可用于各种气体和气体混合物。
其中常用的材料包括二氧化锡、氧化锌、二氧化钛等。
2. 半导体量子点材料半导体量子点是小于10纳米的半导体颗粒。
这种材料具有高灵敏度、高选择性、迅速回应速度和长期稳定性等优点，可以应用于气体传感器中。
一些研究者已经成功地利用半导体量子点材料开发出高响应的气体传感器。
3. 导电聚合物材料导电聚合物材料可作为一种替代金属氧化物半导体材料的选择，其优点包括灵活性、低成本和易纳入集成电路等。
聚苯胺是一种重要的导电聚合物材料，可用于氧化氮、氨气和挥发性有机化合物等气体的传感。
4. 贵金属氧化物材料贵金属氧化物材料因其高响应性和选择性而被广泛应用于气体传感器中。
其价格昂贵，但由于其优异性能和高质量，它们仍然是气体传感器材料中的重要选择。
铂氧化物是其中最常用的材料之一。
三、气体传感器的应用研究1. 环境监测气体传感器可用于监测环境中的有害气体和空气质量。
例如，二氧化氮传感器可用于监测室内和室外空气中的空气污染程度。
另外，气体传感器在测量建筑物中的气体含量以及测量温室气体浓度方面也具有潜在应用。
2. 工业监测气体传感器可在工业监测中使用。
例如，二氧化碳传感器用于监测生产过程中的二氧化碳浓度，从而确保工业过程的安全性。
气体传感器还可用于检测氧气浓度、温度和湿度等变量，这些变量对许多生产流程和产品有多种影响。
基于金属氧化物半导体材料的气体传感器
基于金属氧化物半导体材料的气体传感器气体传感器是一种能够检测周围环境中气体浓度、组成等参数并将其转化为电信号的设备。
在现代工业和生活中，气体传感器已经成为了必不可少的仪器设备之一，广泛应用于化工、环保、医疗、食品等领域，可见其在社会发展中的重要性。
作为气体传感器的核心部件，传感器材料的性能对整个传感器的性能具有重要影响。
金属氧化物半导体材料由于其材料稳定性、成本低廉、响应速度快、可重复性好等特点，已经逐渐成为半导体气体传感器中的主流材料，并且也日益成为了其他类型气体传感器的发展趋势。
金属氧化物半导体材料广泛存在于自然界中，通过控制工艺可以制备出多种不同的半导体材料，这些材料对于不同的气体具有不同的响应特性。
其中最常用的材料包括二氧化钛、氧化锌、氧化铟等。
在这些材料中，二氧化钛表现出色的气敏特性，可以对许多气体，如甲醛、CO等进行有效的检测。
金属氧化物半导体材料的气敏特性机制主要分为两种，一种是基于表面吸附机理，另一种是基于电极化学反应机制。
在表面吸附机理中，气体通过化学吸附到材料表面，改变了材料表面的电荷状态，从而导致电阻的变化。
在电极化学反应机制中，气体被氧化或还原在材料表面上，并导致电流随着气体浓度变化而变化。
金属氧化物半导体材料有着灵敏度高、响应速度快、稳定性好等特点，但仍然面临着许多挑战。
其中一个主要挑战就是如何提高其选择性。
由于金属氧化物半导体材料对不同的气体均表现出一定的响应，因此需要通过差分测量、交叉灵敏度修正等方式提高其选择性。
此外，金属氧化物半导体材料还面临着应用过程中对环境条件的敏感性、温度修正等问题。
为了解决上述问题，可将金属氧化物半导体材料与其他类型传感器技术组合起来。
例如，将金属氧化物半导体材料和表面等离子共振传感器技术组合，可以较为有效地提高传感器的选择性和灵敏度。
此外，还可以通过利用纳米材料、量子点等新型材料，进一步提高金属氧化物半导体材料的气敏性能。
综上所述，基于金属氧化物半导体材料的气体传感器已经成为了主流的半导体气体传感器材料，并具有灵敏度高、响应速度快、成本低等优点。
半导体陶瓷材料在气体传感器中的应用研究
半导体陶瓷材料在气体传感器中的应用研究引言：近年来，气体传感器在环境监测、工业安全、医疗诊断等领域的应用逐渐受到重视。
而半导体陶瓷材料作为一种重要的传感器材料，其在气体传感器中的应用研究也越发引起了研究者们的兴趣。
本文将重点讨论半导体陶瓷材料在气体传感器中的应用研究，探讨其优势、特点以及未来的发展趋势。
一、半导体陶瓷材料概述半导体陶瓷材料是一类具有半导体电性质的陶瓷材料，其特点是具有高温稳定性、机械强度高、化学稳定性好等特点。
常见的半导体陶瓷材料有氧化锌(ZnO)、氧化二氧化钛(TiO2)、氧化铟锡(ITO)等。
这些材料具有较高的载流子浓度和载流子迁移率，适合用作传感器材料。
二、半导体陶瓷气体传感器的工作原理半导体陶瓷气体传感器的工作原理基于材料的电学性质随气体环境的变化而变化。
当气体分子与半导体陶瓷材料表面发生反应时，会引起材料电阻的变化。
常用的传感器工作模式有电阻型和电容型两种。
- 电阻型传感器：通过测量材料电阻的变化来检测气体浓度的变化。
当进入传感器的气体浓度增加时，气体分子与半导体陶瓷材料表面发生反应，导致材料表面电阻的增加。
通过测量电阻的变化，可以确定气体浓度的变化。
- 电容型传感器：通过测量材料电容的变化来检测气体浓度的变化。
当进入传感器的气体分子与半导体陶瓷材料表面发生反应时，会导致材料的介电常数发生变化，进而改变材料的电容。
通过测量电容的变化，可以确定气体浓度的变化。
三、半导体陶瓷材料在气体传感器中的应用研究实例1. 氧气传感器氧气传感器是一种常见的气体传感器，广泛应用于工业生产、医疗诊断等领域。
半导体陶瓷材料在氧气传感器中的应用具有重要的意义。
以氧化锌为例，当氧气分子与氧化锌表面发生反应时，会引起材料的电阻增加。
通过测量电阻的变化，可以实时监测氧气浓度的变化。
2. VOCs传感器挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，简称VOCs)是一类常见的气体污染物，其对人体健康和环境产生严重影响。
半导体气敏传感器的原理
半导体气敏传感器的原理简介气敏传感器是一种可检测环境中特定气体浓度的电子元器件。
半导体气敏传感器是其中一种常用的类型，它主要应用于环境监测、工业控制、安全保护等领域。
半导体气敏传感器的工作原理半导体气敏传感器的工作原理是通过半导体材料对待测气体的特异反应，进而对气体进行检测。
具体来说，它利用了半导体氧化物（如SnO2、ZnO等）的特性，这些氧化物在空气中具有一定的电阻率，而当与特定气体接触并经过一定的处理后，其电阻率将发生变化。
半导体氧化物材料对于不同气体的响应程度不同，这就决定了半导体气敏传感器的高选择性，各种气体的探测分辨率也各不相同。
以SnO2为例，它在空气中的电阻率通常在10兆欧左右，但当接触到NOx气体时，其电阻会发生数倍的变化。
因此，通过测量半导体气敏传感器的电阻变化可以获得待测气体的信息。
半导体气敏传感器的结构半导体气敏传感器的结构主要包括气敏材料、电极和支撑体等部分。
其中，气敏材料是传感器的核心部分，它常常是半导体氧化物陶瓷粉末，可以在高温气氛下烧结成形。
电极是连接气敏材料和外部电路的桥梁，它通常采用银、钯等导电性强的材料制成，并搭配相应的接线方式。
支撑体是传感器结构的承载体，通常由氧化铝或不锈钢等耐高温、耐腐蚀的材料制成。
半导体气敏传感器的应用半导体气敏传感器的应用领域广泛，主要包括以下几个方面：•室内空气质量检测：半导体气敏传感器可以检测室内环境中的有害气体浓度，如甲醛、苯等，从而保护人们的健康；•工业生产控制：半导体气敏传感器可以检测很多工业生产过程中的有害气体，如甲烷、二氧化碳等，对生产过程进行监测和控制；•恶劣环境探测：半导体气敏传感器可以在高温、高湿、强腐蚀等恶劣环境下进行监测，如在火药工厂、污水处理厂等。
总结半导体气敏传感器是一种可检测待测气体浓度的电子元器件。
其主要原理是通过半导体氧化物对特殊气体的响应，获得气体信息。
半导体气敏传感器具有高选择性、灵敏度高、响应速度快等特点，适用于环境监测、工业控制、安全保护等领域。
气体传感器中新型敏感材料的研究与发展
气体传感器中新型敏感材料的研究与发展随着科技的发展和人类对环境的关注度越来越高，气体传感器作为环境监测中重要的组成部分，也日益受到人们的重视。
气体传感器是一种可以检测空气中各种有害气体浓度的仪器，可以用于监测空气质量、检测化学品泄漏等领域，具有广泛的应用前景。
在气体传感器中，敏感材料是实现传感器功能的关键部分，它是通过与气体发生化学反应或物理作用而产生响应的材料。
目前在气体传感器中常用的敏感材料有金属氧化物、聚合物等，但是这些传统的敏感材料在应用中仍然存在一些问题，比如响应速度慢、灵敏度低等，因此需要研究新型敏感材料以提高传感器的性能。
一种新型的敏感材料是碳纳米管。
碳纳米管是一种具有纳米级尺寸的碳材料，其结构具有高表面积和极小的直径，能够为气体分子提供更多的吸附位点，并且碳纳米管可以根据吸附的气体种类和浓度发生电学响应，因此具有很好的传感特性。
近年来，研究人员已经通过各种方法制备了碳纳米管，并将其用于气体传感器中。
其中一种方法是一步热转化法，它是将金属有机化合物在800℃下高温热解，生成含有碳纳米管的碳材料。
这种方法简单快捷，制备的碳纳米管可以用于气体传感器中。
另一种方法是化学气相沉积法，它是将金属催化剂加热到高温使其裂解产生碳原子，通过碳原子在气相中的聚合形成碳纳米管。
这种方法可以制备高质量的碳纳米管，但需要复杂的实验条件。
除了碳纳米管，氮化硅和氮化铝等材料也可以作为气体传感器的敏感材料。
氮化硅和氮化铝都具有高硬度、高化学稳定性和高热稳定性的特点，可以用于检测高温、耐化学腐蚀和耐热等特殊环境的气体，具有很好的应用前景。
在敏感材料的研究中，还需要注意到敏感材料的选择和表面修饰。
选择合适的敏感材料可以提高传感器的响应速度和灵敏度；通过表面修饰可以改变敏感材料表面的性质，达到特定的传感目的。
例如，在气体传感器中，可以将有机分子修饰在敏感材料表面，使它具有特定的选择性，只对某些有害气体产生响应。
总之，随着对环境监测的需求不断增加，气体传感器的应用将会越来越广泛。
氧化物金属半导体气敏传感器的研究与应用
氧化物金属半导体气敏传感器的研究与应用氧化物金属半导体气敏传感器是一种新型的气体检测技术，具有灵敏度高、选择性好、响应时间快、使用寿命长等优点，因此在环境监测、医疗诊断、安全检测等领域得到了广泛的应用。
本文将围绕氧化物金属半导体气敏传感器的研究与应用展开讨论。
近年来，氧化物金属半导体气敏传感器的研究备受关注，其工作原理是气体分子与传感器表面的氧化物金属发生反应，从而改变传感器电阻的大小，进而实现气体浓度的检测。
不同的氧化物金属对于不同的气体具有不同的响应特性，使得氧化物金属半导体气敏传感器具有很好的气体选择性。
在传感器的材料研究方面，研究者们采用了许多先进的制备技术，如溶胶-凝胶法、电子束蒸发法、磁控溅射法等，以控制氧化物金属的粒径、形貌和相组成，从而提高传感器的灵敏度和选择性。
例如，利用某些贵金属（如铂、铜）对氧化物金属表面进行修饰，可以显著地提高传感器对一氧化碳和氨气的响应性能。
除了材料研究外，人们还在探索氧化物金属半导体气敏传感器的工作机理，以更深入地理解传感器的响应行为。
如利用表面等离子体共振（SPR）和电子自旋共振（ESR）等表征技术，研究者们可以分析气体分子在氧化物金属表面的吸附和解离过程，揭示氧化物金属半导体气敏传感器的响应机制。
氧化物金属半导体气敏传感器的应用领域也非常广泛。
在环境监测方面，传感器可以用于检测空气中的有害气体（如二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等），以保障人们的健康和生活质量。
在医疗诊断方面，氧化物金属半导体气敏传感器可以用于检测各种生物标志物（如尿素、尿酸、胆固醇等），为临床疾病诊断提供便利。
在工业生产和安全检测方面，传感器可以用于检测爆炸性气体（如甲烷、丙烷等）、危险化学品和火灾等危险情况，保护人们的生命财产安全。
总之，氧化物金属半导体气敏传感器是一种具有广泛应用前景的气体检测技术，未来将会有更多的材料研究和传感器设计，以满足不同场合和需求的气体检测要求。
碳纳米管气体传感器综述
ห้องสมุดไป่ตู้
随着新一代信息技术的发展 ， 互联 网不断扩展 和延 伸 ， 进而发展成 完备的物 联网。 物联 网是 当前较新的一个热点课题之一 ， 而传感器能够 为物联 网实时地 ， 按一定频率周期 地采集环境信息 ， 是物联 网至关重要 的组成部分 。伴 随着温室效应不断加 深 ， 气体传感器 ， 特别是 温室气体 传感器 ， 也扮 演着越来越重要 的角色 。 目前， 金属氧化物半导体 （ Ｓ ＭＯ ） 传感器 和固态 电解质 （Ｅ 传感 器 占据着 气体传感器 的绝大部分市场 。 Ｓ） 但二者都 需要在较 高温度下工作 ， 消耗功率 大 、 灵敏度低 、 抗干扰能力 较差 ， 使用不便。 碳纳米管（ Ｎ ｓ 体传 感器展 现出比前 两者更快 的反 ｃ Ｔ） 气 应速度 ， 大的灵敏性 ， 更 而且在室温下就能工 作。由于碳纳米管存在较 大的比表面积 ， 一些气体 体现出吸附性质 。在 吸附气体之后 ， 对 碳纳米 管在宏 观上产生 了可测 量较 大的电阻变化 ，这一性 质使 得碳纳米管制 成气体传感器成 为可能 。 在一定条件下 ， 碳纳米管能够释放所吸附的气 体， 符合传感器反复使用 的原则 。 １９ 年 ｌｉ Ｉ ９ １ ｉｍａ 发现了碳纳米管， ￣ 随后全球范 围内后续大量 的研究 工作揭示 了碳纳米管独特的 电学 、 物理 、 化学和力学性能 。随着 纳米技
科技信喜 ．
高校理科研究
碳纳米管 号体传感器 综述
华 中科技 大学 朱真 乐
［ 摘 要］ 纳米 管是一维纳米结构 ， 碳 具有表 面吸 附能力强 ， 导电性 良好和 电子 弹道传 输特性 等优势 ， 这些 力学、 电学、 物理和化 学性 能使得其成 为制作纳米 气体传感 器的理想材料。运用碳纳 米管制 作的气体传感器具有灵敏度 高、响应速度快 、 尺寸 小和 能在 室温 下工作等诸 多优点 ， 是很有前景的 气体传感 器。本文对碳纳米管气体传感器研 究进行 了综述 ， 并对其研 究及应 用前景进行 了展 望。 ［ 关键词 ］ 碳纳米管 气体传感器 综述
电化学传感器用碳材料的制备及应用综述
电化学传感器用碳材料的制备及应用综述摘要：近年来电化学传感器由于对痕量物质检测敏感，被广泛应用于环境保护监测及医学检测等相关领域，由于碳材料具有成本低廉、检测灵敏度高、操作简单等优势，使其在电化学传器的制备过程脱颖而出。
本文综述了新型碳纳米材料、改性碳材料的制备及其修饰电极用作电化学传感器在痕量检测方面的作用。
关键词：传感器、改性、氮良好的导电、导热性，比表面积大是新型碳纳米材料具有的显著特征，使其能满足电化学传感器的性能需求，为了提高进一步碳纳米材料的电催化活性、稳定性、检测灵敏度等高性能电化学传感器需求，研究者采用不同类型的原子、分子等对碳材料进行掺杂，发现改性后的碳材料性能有明显的提升。
相比于传统化学的测定方法，成本低，操作简单，灵敏度高等优势成为改性碳材料修饰电极的一大特点。
目前关于改性碳材料的研究很多，普遍应用于一些环境或人体体液中微量物质含量的测定。
本文对新型碳纳米材料（碳纳米管、石墨烯和多孔碳）的制备方法，单独氮掺杂碳材料和复合材料掺杂碳材料的制备及其修饰电极作为电化学传感器在微量物质含量测定方面的应用进行详细的介绍。
1、改性碳材料在电化学传器的制备过程的应用应用于电化学传感器中的碳材料能够促进电子的移动和降低电化学氧化还原中的过电位作用[1]。
由于通过物理化学的方法对原型碳材料（新型碳纳米材料如碳纳米管、石墨烯、多孔碳等）进行改性掺杂其他类型的原子、分子等，使之提高电化学传感器的性能。
1.1碳纳米管碳纳米管具有高比表面积，良好的导电和机械性能，在电化学领域前景广阔。
碳纳米管的制备有两种方法：一是电弧放电、激光烧蚀法等热处理法，二是化学气相沉积法[2]。
电弧放电、激光烧蚀法是利用电弧放电或激光烧蚀将石墨加热到3000-4000℃，使碳原子挥发，从而生成碳纳米管[2]。
但热处理的方法制得的碳纳米管副产物较多，为了解决这个问题，在使用电弧法的过程中，Ebbesen[3]等人发现采用在空气中加热的方法可以除去副产物，制得纯的多壁碳纳米管。
半导体金属氧化物陶瓷气体传感器的首要原理及
半导体气体传感器半导体气体传感器是选用金属氧化物或金属半导体氧化物资料做成的元件，与气体彼此效果时发作外表吸附或反响，致使以载流子运动为特征的电导率或伏安特性或外表电位改动。
这些都是由资料的半导体性质抉择的。
自从1962年半导体金属氧化物陶瓷气体传感器面世以来，半导体气体传感器已经变成当时运用最遍及、最具有实用价值的一类气体传感器，依据其气敏机制可以分为电阻式和非电阻式两种。
电阻式半导体气体传感器首要是指半导体金属氧化物陶瓷气体传感器，是一种用金属氧化物薄膜(例如：Sn02，ZnO Fe203，Ti02等)制成的阻抗器材，其电阻跟着气体含量不相同而改动。
气味分子在薄膜外表进行复原反响以致使传感器传导率的改动。
为了消除气味分子还有必要发作一次氧化反响。
传感器内的加热器有助于氧化反响进程。
它具有本钱低价、制作简略、灵敏度高、呼应速度快、寿数长、对湿度灵敏低和电路简略等长处。
不足之处是有必要作业于高温下、对气味或气体的挑选性差、元件参数涣散、安稳性不行抱负、功率需求高.当勘探气体中混有硫化物时，简略中毒。
如今除了传统的SnO，Sn02和Fe203三大类外，又研讨开发了一批新型资料，包含单一金属氧化物资料、复合金属氧化物资料以及混合金属氧化物资料。
这些新型资料的研讨和开发，大大前进了气体传感器的特性和运用规模。
别的，经过在半导体内添加Pt，Pd，Ir等贵金属能有效地前进元件的灵敏度和呼应时刻。
它能下降被测气体的化学吸附的活化能，因而可以前进其灵敏度和加速反响速度。
催化剂不相同，致使有利于不相同的吸附试样，然后具有挑选性。
例如各种贵金属对Sn02基半导体气敏资料掺杂，Pt，Pd，Au前进对CH4的灵敏度，Ir下降对CH4的灵敏度；Pt，Au前进对H2的灵敏度，而Pd下降对H2的灵敏度。
运用薄膜技能、超粒子薄膜技能制作的金属氧化物气体传感器具有灵敏度高(可达10-9级)、共同性好、小型化、易集成等特征。
非电阻式半导体气体传感器是MOS二极管式和结型二极管式以及场效应管式(MOSFET)半导体气体传感器。
SF6分解组分的气体传感器检测方法综述
绝缘材料 2024,57(3)蒋庆明等： SF 6分解组分的气体传感器检测方法综述SF 6分解组分的气体传感器检测方法综述蒋庆明1a ， 张艳妹1a ， 王明祥1b ， 李洨雨1b ， 徐敏2， 贾鹏飞1a（1.广西大学 a.电气工程学院；b.广西电力装备智能控制与运维重点实验室，广西 南宁 530004；2.西华大学 食品与生物工程学院，四川 成都 610039）摘要：填充六氟化硫（SF 6）的电气设备内部存在绝缘缺陷时可能发生过热或放电，迫使SF 6分解产生一些特定的气体副产物。
通过检测这些副产物的种类和浓度，可以判断电气设备中是否存在绝缘缺陷以及缺陷的类型和严重程度。
气体传感器作为气体检测的重要工具，在绝缘缺陷的气体检测法中受到了越来越多的关注。
本文重点回顾了使用气体传感器检测SF 6分解产物的方法，介绍了SF 6解离过程和特征气体的生成路径，详细阐述了用于SF 6分解特征气体检测的传感器气敏原理和优缺点；重点讨论了利用特征气体信息诊断绝缘缺陷的算法，并展望了通过传感器检测气体分解组分方法诊断绝缘缺陷的发展方向。
关键词：六氟化硫；气体组分分析法；绝缘缺陷；气体传感器；金属氧化物半导体中图分类号：TM213 DOI :10.16790/ki.1009-9239.im.2024.03.001Review of gas sensor detection methods for SF 6 decomposition componentsJIANG Qingming 1a , ZHANG Yanmei 1a , WANG Mingxiang 1b , LI Xiaoyu 1b , XU Min 2, JIA Pengfei 1a(1. a. School of Electrical Engineering; b. Guangxi Key Laboratory of Intelligent Control andMaintenance of Power equipment, Guangxi University, Nanning 530004, China; 2. College of Food Science and Bioengineering, Xihua University, Chengdu 610039, China)Abstract: Electrical equipment filled with sulfur hexafluoride (SF 6) may experience overheating or discharge when there are internal insulation defects, which will cause SF 6 to decompose and produce some gaseous by-products. By testing the type and concentration of these by-products, we can determine whether there were insulation defects in electrical equipment and the type and severity of these defects. As an important tool of gas detection, gas sensor had been paid more and more attention in the gas detection method of insulation defects. In this paper, the method of detecting SF 6 decomposition products by using gas sensor was reviewed, the dissociation process of SF 6 and the generation path of characteristic gas were introduced, and the gas-sensitive principle, advantages, and disadvantages of the sensor used for detecting SF 6 decomposition characteristic gas were described in detail. The algorithm for diagnosing insulation defect using characteristic gas information was mainly discussed, and the development direction of using sensors to detect gas decomposition components for insulation defect diagnosis was prospected.Key words: SF 6; gas component analysis method; insulation defect; gas sensor; metal oxide semiconductor0 引 言六氟化硫（SF 6）因其良好的绝缘性能，常被用于气体绝缘组合电器（gas insulated switchgears ，GIS ）中[1]。
基于气敏材料的新型气体传感器设计及应用
基于气敏材料的新型气体传感器设计及应用气体传感器是一种能够检测和测量气体浓度的装置，用于监测环境中的污染物质、工业流程中的气体、甚至是医疗领域的呼吸气体。
随着人们对安全、环保和健康的关注度越来越高，气体传感器的需求量不断增长。
然而，传统气体传感器有着许多限制，比如稳定性差、响应时间慢等，这些限制推动着气体传感器技术的不断创新。
其中一种新型气体传感器，基于气敏材料的气体传感器，在传感器领域得到了广泛应用。
一、气敏材料及其特性气敏材料是一种能够对特定气体响应的材料，它们可根据气体浓度的变化而改变电学、光电等物理、化学特性，从而实现对气体的快速检测测量。
目前应用较为广泛的气敏材料有金属氧化物（如二氧化锡、二氧化钛等）、半导体材料（如氮化硅、碳化硅等）、聚合物材料等。
为了使气敏材料的传感效果更好，通常需要对其进行特殊处理。
比如，氧化锌是目前应用较多的气敏材料之一，在检测硫化氢等硫化物方面具有较好的选择性。
研究发现，将氧化锌分散在稀土元素掺杂的氧化物中，或者将氧化锌和碳化硅复合，可以显著提高氧化锌的敏感度和选择性。
此外，利用纳米技术可以改变气敏材料表面的形貌、结构等，进一步提高气敏材料的传感性能，例如提高电导率和便携性等。
二、气敏材料的应用领域气敏材料是一种新型的传感材料，应用领域非常广泛，如环保、医疗、食品安全等。
以下介绍几个典型应用场景。
1、室内空气质量检测随着人们对健康的关注度日益提高，室内空气质量检测得到越来越多的关注。
利用气敏材料开发的气体传感器，可以快速而准确地检测到室内空气中的污染物质，例如甲醛、苯等有害气体。
这些气体会对人体健康造成严重危害，因此及时发现并治理它们非常重要。
2、环保领域气体传感器在工业生产和环境污染治理方面有着广泛的应用。
例如，在煤矿、石化、印刷等行业中，气体传感器可以实时检测有毒气体（如二氧化硫、氨气等）的浓度，减少事故发生的风险。
在环保领域，气体传感器可以用于检测空气中的PM2.5等微小颗粒物，以及治理工厂、机场、船舶等排放的污染物。
氧化物半导体气体传感器原理
氧化物半导体气体传感器原理
氧化物半导体气体传感器原理
氧化物半导体气体传感器是一种常见的气体传感器，它可以检测空气
中的氧气、一氧化碳、二氧化碳等气体。
其原理是利用氧化物半导体
材料的电学性质，当气体分子与其表面发生反应时，会改变其电阻值，从而实现气体检测。
氧化物半导体材料通常是由金属氧化物粉末制成的，如二氧化锡、氧
化铁等。
这些材料具有良好的导电性，但在空气中表面会形成一层氧
化物薄膜，使其电阻值增加。
当空气中存在可燃气体时，这些气体分
子会与氧化物表面发生化学反应，使氧化物表面的氧化物薄膜减少，
电阻值降低。
因此，可以通过测量氧化物半导体材料的电阻值变化来
检测空气中的气体浓度。
氧化物半导体气体传感器通常由氧化物半导体材料、加热元件和电路
组成。
加热元件可以使氧化物半导体材料保持在一定的温度范围内，
以保证其稳定性和灵敏度。
电路可以将氧化物半导体材料的电阻值变
化转化为电信号输出，从而实现气体检测。
氧化物半导体气体传感器具有灵敏度高、响应速度快、成本低等优点，
因此在工业、环保、医疗等领域得到广泛应用。
但是，由于其灵敏度受温度、湿度等环境因素影响较大，因此在实际应用中需要进行校准和调试，以保证其准确性和可靠性。
总之，氧化物半导体气体传感器是一种常见的气体传感器，其原理是利用氧化物半导体材料的电学性质，通过测量其电阻值变化来检测空气中的气体浓度。
它具有灵敏度高、响应速度快、成本低等优点，在工业、环保、医疗等领域得到广泛应用。
氧化物半导体气体传感器原理
氧化物半导体气体传感器原理氧化物半导体气体传感器是一种常见的气体检测装置，广泛应用于工业、环境监测等领域。
它的工作原理基于氧化物半导体材料的电学特性。
我们需要了解氧化物半导体的材料特性。
氧化物半导体通常是由金属氧化物组成，如二氧化锡（SnO2）、二氧化钛（TiO2）等。
这些材料在高温下具有良好的导电性能，但在常温下，它们的电导率较低。
当氧化物半导体暴露在空气中时，它会与空气中的气体发生作用。
不同的气体会引起氧化物半导体表面的化学反应，从而改变其电导率。
这种变化是因为气体分子的吸附和解离作用改变了氧化物半导体的电荷密度。
具体来说，当氧化物半导体暴露在空气中时，它的表面会吸附一些氧分子和水分子。
这些分子与氧化物半导体表面的自由电子发生作用，产生正电荷。
这些正电荷会阻碍自由电子的运动，从而降低了氧化物半导体的电导率。
当有其他气体进入氧化物半导体的接触区域时，它们会与已吸附在表面上的氧分子和水分子发生竞争吸附。
不同的气体具有不同的吸附能力和解离效果，因此会引起不同程度的电导率变化。
氧化物半导体气体传感器利用这种电导率变化来检测气体浓度。
传感器通常由两个电极组成，它们与氧化物半导体材料相接触。
当施加电压时，电流通过氧化物半导体，并通过测量电阻或电流的变化来间接测量气体浓度。
传统的氧化物半导体气体传感器通常需要加热氧化物半导体材料以提高其灵敏度。
加热可以增加氧化物半导体表面的吸附能力，并提高与气体之间的反应速率。
然而，这也会增加传感器的功耗和响应时间。
近年来，研究人员提出了一种新型的氧化物半导体气体传感器，利用纳米材料技术来提高传感器的性能。
纳米材料具有更大的比表面积和更短的扩散距离，因此可以提高传感器的灵敏度和响应速度。
此外，纳米材料还可以通过调控其形貌和结构来选择性地吸附特定的气体，从而实现多气体检测。
总的来说，氧化物半导体气体传感器利用氧化物半导体材料的电导率随气体浓度的变化来检测气体。
它的工作原理基于气体分子与氧化物半导体表面的吸附和解离作用，通过测量电阻或电流的变化来间接测量气体浓度。
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述的。Ｉ．Ｓａｙａｇｏ等 认 为 ＭＷＣＮＴｓ较 容 易 分 散，这 就 使得 ＭＷＣＮＴｓ可以 形 成 更 多 的 缠 绕 结 构，以 获 得 更 好的导 电 性 能［１１］；万 步 勇 等 则 认 为 经 化 学 修 饰 后 的
２０１１ 年 第 ７ 期 （４２）卷
有交叉梳状 Ｐｔ电极的 Ａｌ２Ｏ３ 基 底 上 制 备 了 ＳＷＣＮＴｓ 气敏传感器，在１００℃ 条 件 下 对 ２×１０－６ ＮＯ 气 体 灵 敏 度为２９％，该传感器对 ＮＯ 的最低 检 出 限 可 达 到 １０－９ 级；Ｙｏｕｎｇｍｉｎ Ｐａｒｋ等 利 ［２０］ 用 经 二 甲 基 乙 二 醛 分 散 的 ＳＷＣＮＴｓ，在交叉梳状电极上制备了臭氧气敏传感 器， 发 现 其 对 ５．０×１０－８ 臭 氧 的 灵 敏 度 为１１．１％；Ｎｉｎｇ Ｐｅｎｇ等［２１］运 用 碳 纳 米 管 场 效 应 晶 体 管 （ＣＮＴＦＥＴｓ） 制成了氨敏 气 敏 传 感 器，２０℃ 时 对 １×１０－６ ＮＨ３ 的 灵 敏度高达１７８．５％。然而 此 类 传 感 器 目 前 还 存 在 检 测 气体类型单一和对某些气体灵敏度较低等问题。
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图 １ 真 空 过 滤 示 意 图 ［１３］ Ｆｉｇ １Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ ｏｆ ｖａｃｕｕｍ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ［１３］
图２ 移位法 制 造 Ａｕ－ＳＷＣＮＴ 异 质 点 接 触 结 构 示 意 图 ［１５］
Ｆｉｇ ２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｏｆ Ａｕ－ＳＷＣＮＴ ｈｅｔｅｒｏｃｏｎｔａｃｔ ｆａｂｒｉｃａ－ ｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ［１５］
关 键 词 ： 碳 纳 米 管 ；氧 化 物 半 导 体 ；掺 杂 ；气 敏 传 感 器
中 图 分 类 号 ： Ｘ５０２
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１００１－９７３１（２０１１）０７－１１５９－０４
１ 引 言
近些年来，在连 续 举 办 的 几 届 化 学 传 感 器 国 际 会 议 上 ，气 敏 传 感 器 方 面 的 论 文 发 表 最 多 ，可 见 此 类 传 感 器的研究与开 发 尤 为 活 跃。 气 敏 传 感 器 与 生 活、生 产 活动联系都最为紧密［１，２］，因为大气环境是人 类 得 以 生 存 的 必 要 条 件 ，如 果 其 成 分 发 生 改 变 ，就 会 不 同 程 度 地 影 响 生 产 活 动 ，甚 至 直 接 威 胁 人 们 的 健 康 与 生 存 ，所 以 气敏传感器的开发也是 势 在 必 行 的。 自 从 １９９１ 年 Ｓ． Ｉｉｊｉｍａ［３］发现碳 纳 米 管 （ＣＮＴｓ）后，ＣＮＴｓ 在 气 敏 传 感 器中的研究与应用受到重视，Ｊ．Ｋｏｎｇ等 利 ［４］ 用 单 壁 碳 纳米管（ＳＷＣＮＴ）制 成 了 气 敏 传 感 器，发 现 其 有 较 好 的气敏性能，从 而 拓 宽 了 对 气 敏 传 感 器 的 研 究 开 发 思 路，近年 来 对 ＣＮＴｓ气 敏 传 感 器 以 及 ＣＮＴｓ掺 杂 氧 化 物半导体气敏传感器的研究也日益活跃。
ＭＷＣＮＴｓ端口会 被 打 开，其 上 含 有 可 作 为 吸 附 中 心 的活性基团，能够改善 ＭＷＣＮＴｓ的气敏性能 。 ［１２］
ＣＮＴｓ 气 敏 传 感 器 可 用 ＳＷＣＮＴｓ 或 ＭＷＣＮＴｓ 制作，相关的报 导 也 有 不 少。 下 面 简 单 地 介 绍 几 种 有
代表性的制作方法：（１）将 ＳＷＣＮＴ 束放入含 有 １％ 十 二烷基磺酸钠（ＳＤＳ）表面活 性 剂 的 水 溶 液 中 进 行 超 声 分散（７０Ｗ，１ｈ），再用平均 孔 径 为 ２０ｎｍ 的 阳 极 氧 化 铝 （ＡＡＯ）过滤膜进行真空过滤 （如 图 １ 所 示），之 后 把 载 有 ＳＷＣＮＴｓ薄 膜 的 ＡＡＯ 过 滤 膜 移 至 聚 二 甲 基 硅 氧 烷（ＰＤＭＳ）自 由 基 底 上，最 后 在 １００℃ 下 加 热 处 理 １ｈ 除去过滤膜 制 成 传 感 器［１３］；（２）利 用 溅 射 技 术 在 涂 覆 有５ｎｍ 铬层的玻璃基 底 上 制 作 两 个 厚 １５０ｎｍ 的 金 电 极，并在其间 均 匀 涂 覆 上 ２μＬ 经 羟 基 （—ＯＨ）修 饰 的 ＳＷＣＮＴｓ，利 用 ＳＷＣＮＴｓ列 阵 网 络 将 两 个 电 极 连 接 起 来制成传感器［１４］；（３）用 经 退 火 处 理 过 的 金 （Ａｕ）微 线 靠近折叠起来的 ＳＷＣＮＴｓ薄膜，之后采用移位技术使 二者 构 成 异 质 点 接 触 结 构 （如 图 ２ 所 示），最 后 制 成 传 感器［１５］；（４）利 用 定 向 生 长 ＣＮＴｓ 的 方 法 制 作 传 感 器［５］，即在光栅状 ＡＡＯ 模 板 上 垂 直 生 长 ＣＮＴｓ，之 后 去除水 平 方 向 上 多 余 的 ＣＮＴｓ 层 并 沉 积 Ａｕ 作 为 电 极，再用 Ｓｉ层 固 定，最 后 采 用 部 分 刻 蚀 的 方 法 去 除 模 板 （如 图 ３ 所 示 ）；（５）利 用 影 印 技 术 在 玻 璃 基 底 上 镀 铬 制 成 交 叉 梳 状 微 电 极，再 利 用 双 向 电 泳［１６］（ａｃ １０Ｖ， １００ｋＨｚ，３ｈ）诱 导 ＭＷＣＮＴｓ沉 积 于 微 电 极 之 间 制 成 传 感 器 。 ［１７］
图３ 定向生长法制作 ＣＮＴｓ电 容 传 感 器 的 过 程 示 意 图 ［５］
Ｆｉｇ ３ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｇｒｏｗｔｈ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｆａｂｒｉｃａｔｅ ＣＮＴｓ ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｓｅｎｓｏｒ［５］
单纯 的 ＣＮＴｓ气 敏 传 感 器 有 较 低 的 工 作 温 度 和 ｐｐｂ级的最低 检 出 限，而 且 对 氧 化 性 和 还 原 性 较 强 的 气体有很好的选择性。Ｔ．Ｕｅｄａ等 利 ［１８］ 用 直 流 磁 控 溅 射法和化学 气 相 沉 积 法 在 有 交 叉 梳 状 铂 （Ｐｔ）电 极 的 Ａｌ２Ｏ３ 基底上制备 了 ＭＷＣＮＴｓ气 敏 传 感 器，１００℃ 时 该传感 器 对 ２×１０－６ 的 ＮＯ 气 体 的 灵 敏 度 为２．２％， １５０℃时对５．０×１０－５的 ＮＯ 和 ＮＯ２ 的 灵 敏 度 分 别 为 ３．２％和 ５．０％；Ｔ．Ｕｅｄａ等 采 ［９］ 用 脉 冲 激 光 烧 蚀 法 在
就 ＳＷＣＮＴ 而 言，有 不 少 关 于 气 敏 机 理 方 面 的 研 究，如袁悦华等 认 为 在 ＳＷＣＮＴｓ表 面 上，每 个 碳 原 子 以ｓｐ２ 杂化轨道与周围的碳原子形成３个σ键，余 下 １ 个电子在碳碳之间形 成 离 域 π 键，气 体 吸 附 后 π 电 子 云发生改变，致 使 电 导 率 变 化［７］；Ｙ．Ｍ．Ｗｏｎｇ 等 认 为 ＳＷＣＮＴｓ气敏传感 器 的 电 阻 改 变 是 因 为 吸 附 气 体 后
＊ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１０６２０１７）
收 到 初 稿 日 期 ：２０１０－１１－０９
收 到 修 改 稿 日 期 ：２０１１－０３－２０
通 讯 作 者 ：柳 清 菊
作 者 简 介 ：林 毓 韬 （１９８６－ ），男 ，广 东 潮 州 人 ，在 读 硕 士 ，师 承 柳 清 菊 教 授 ，主 要 从 事 气 敏 材 料 的 研 究 。
林毓韬 等：碳纳米管及其掺杂氧化物半导体气敏传感器
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碳纳米管及其掺杂氧化物半导体气敏传感器 ＊
林毓韬，徐 涛，柳清菊
（云南大学 云南省高校纳米材料与技术重点实验室，云南 昆明 ６５００９１）
摘 要： 碳 纳 米 管 气 敏 传 感 器 以 其 工 作 温 度 低 和 最 低检出限较低等 优 点 而 备 受 关 注，而 碳 纳 米 管 掺 杂 氧
金属电极与 ＣＮＴｓ之间界面的斯托克斯能量势垒发生 改变而引 起 的［８］；Ｇ．Ｖ．Ｋａｍａｒｃｈｕｋ 等 发 现 Ａｕ－ＳＷＣ－ ＮＴｓ异 质 结 构 传 感 器 中 ，ＳＷＣＮＴｓ表 面 与 金 微 线 之 间 形成的 极 薄 导 电 隧 道 是 其 拥 有 良 好 气 敏 性 能 的 原
因［９］；Ｇ．Ｕ．Ｓｕｍａｎａｓｅｋｅｒａ 等 则 认 为 由 瞬 时 吸 附 带 来 的动态 缺 陷 使 分 散 载 流 子 增 加 或 气 体 分 子 与 ＳＷＣ－ ＮＴｓ管壁碰 撞 所 产 生 的 无 热 能 定 位 声 子 均 会 改 变 自 由载流子的生存时间［１０］，进而改变 ＳＷＣＮＴｓ的阻抗。
２ 碳 纳 米 管 气 敏 传 感பைடு நூலகம்器
ＣＮＴｓ气敏传感器对气 体 的 响 应 很 大 程 度 上 是 依 赖于其表面吸附气体的有效活 性 位 的 数 量 。 ［５］ 当 传 感 器暴露于待 测 气 体 中 时，气 体 分 子 就 会 吸 附 在 ＣＮＴｓ 表面的这些活性 位 置 上，电 极 间 的 空 间 电 荷 层 便 形 成 了新的极化，致使 ＣＮＴｓ的介电常数发生 改 变［６］，使 得 传感器可以 检 测 出 其 所 处 环 境 中 待 测 气 体 的 浓 度 变 化。
化物半导体气敏传感器兼备了氧化物半导体气敏传感
器和碳纳米管气 敏 传 感 器 二 者 的 优 点，具 有 灵 敏 度 较
高、最低检出限 低 和 工 作 温 度 低 等 特 性。 综 述 了 这 两
类 传 感 器 的 研 究 进 展 ，介 绍 了 其 气 敏 机 理 ，并 对 相 应 存
在的问题及今后的发展趋势进行了概述。
近年来的研究 表 明 对 ＣＮＴｓ进 行 表 面 掺 杂 （即 修 饰功能化）能 够 改 善 上 述 问 题。 金 属 离 子 和 金 属 氧 化 物的掺杂使传感 器 拥 有 不 同 的 活 性 中 心，通 过 不 同 的 掺杂，可在一定 程 度 上 提 高 其 对 指 定 待 测 气 体 的 灵 敏 度。Ｍ．Ｐｅｎｚａ等 采 ［２２］ 用 激 光 射 频 加 强 化 学 气 相 沉 积 技术在 Ａｌ基底上制备了 ＭＷＣＮＴｓ列阵薄膜，并用磁 控溅射法对其进行 Ｐｔ、钯（Ｐｄ）纳 米 簇 团 功 能 化，２００℃ 时 Ｐｔ、Ｐｄ掺杂的传感器对１×１０－６ ＮＯ２ 的 灵 敏 度 分 别 为７．４％ 和 ６．８％，对 １×１０－６ Ｈ２Ｓ 的 灵 敏 度 分 别 为 ５．５％ 和 ２．９％ ；Ｗｅｉ Ｌｉ等 ［２３］采 用 聚 合 辅 助 沉 积 法 制 备 了 Ｃｏ３Ｏ４ 掺杂 ＳＷＣＮＴｓ气敏传感器，在 室 温 下 对 ４％ Ｈ２（空气中体积分数）的 响 应 达 到 ２００％；方 向 生 等［２４］ 利用电 化 学 镀 覆 方 法，对 经 过 酸 化 预 处 理 的 ＭＷＣ－ ＮＴｓ进行 Ｃｕ掺杂，并将其制 备 成 电 流 型 气 敏 传 感 器， 对１．０×１０－５甲醛、苯、甲 苯 和 二 甲 苯 的 灵 敏 度 分 别 为 ０．１２５％、０．１２４％、０．０７１％ 和 ０．０９０％。 利 用 有 机 聚 合物进行表面修饰功能化可以缩短传感器的响应恢复 时间。Ｓｅｏｎｇｈｗａ Ｊｕ等［２５］利用经树枝状聚合物修饰 并 掺杂 Ｐｄ纳米颗粒的 ＳＷＣＮＴｓ制 成 了 气 敏 传 感 器，对 １．０×１０－２的 Ｈ２ 灵敏 度 为 ２５％，响 应 时 间 为 ７ｓ，该 传 感器在室温下对 Ｈ２ 最 低 检 出 限 为 １．０×１０－５；Ｎｇｕｙ－ ｅｎ Ｖａｎ Ｈｉｅｕ等 利 ［２６］ 用化学聚合法以及 旋 涂 技 术 制 备 了经聚吡咯功能化的 ＳＷＣＮＴｓ薄膜型气敏传感器，对 （１０～８００）×１０－６氨 气 有 ２６％ ～２７６％ 的 响 应，响 应 恢 复 时 间 分 别 约 为２２ 和３８ｓ。 虽 然 通 过 掺 杂 使 得 该 类 传 感器气敏性能有 一 定 的 提 升，但 依 然 存 在 灵 敏 度 偏 低 以及制备方法复杂等问题。