新型气体传感器及阵列

干 式 气敏元件
湿 式
接触燃烧式
半
半导体陶瓷型
导
厚膜型
体
薄膜和微粒子型
式
固体电介质式 （ZrO2）
红外线吸收式 导热率变化式（热线，热敏电阻）
以固定电位电解式为代表 （极谱式，原电池式）
7.2 新型气体传感器
7.2.1 聚苯胺复合薄膜气体传感器的制备 及特性研究
7.2.2 有机薄膜晶体管气体传感器的制备 及特性研究
❖ 平面叉指电极(IDE) ❖ 场效应管(MOSFET)
(2)声学器件
❖ 声表面波器件(SAW)
2.1 器件结构设计
➢ 平面叉指电极结构
2.2 气敏测试系统的组建 ····
2.3 气体传感器的主要特性参数
(1)器件电阻R0和RS (2)相对灵敏度S
S RS R0 R0
(3)响应时间T1及恢复时间T2
另外，传感器使用场所以现场和密闭环境为主， 只是在选择标准方面有些不同。
7.1.2 气体传感器的分类
气体传感器从结构上区别可分为两大类： （1）干式气体传感器 （2）湿式气体传感器
凡构成气体传感器的材料为固体者均称为干式气 体传感器；
凡利用水溶液或电解液感知待测气体的称为湿式 气体传感器。
第一章 相关背景简介及论文主要工作 第二章 器件结构选择及气敏测试系统组建 第三章 PANI及PANI/TiO2敏感薄膜的制备、
表征及气敏特性的研究 第四章 PANI/SnO2和PANI/SnO2-TTAB薄
膜的制备、表征及气敏特性的研究 第五章 实验结论与工作展望
2.1 器件结构设计
➢ 气体传感器的信号检出元件有两大类： (1)电学器件
PANI/TiO2复合薄膜传感器
PANI薄膜传感器
3.3 PANI/TiO2和PANI敏感薄膜气敏特性研究
➢ PANI/TiO2复合薄膜和PANI薄膜传感器对不同浓度NH3的灵 敏度比较
➢ PANI/TiO2复合薄膜和PANI薄膜传感器对不同浓度NH3气体 的响应时间（T1）及恢复时间（T2）
NH3浓度 (ppm)
3.2 PANI/TiO2和PANI敏感薄膜的表征
➢ PANI/TiO2复合薄膜和PANI薄膜红外光谱分 析
PANI/TiO2复合薄膜
PANI薄膜
与纯PANI相比，PANI/TiO2纳米复合材料的红外光谱略向低波数移动
3.3 PANI/TiO2和PANI敏感薄膜气敏特性研究
➢ PANI/TiO2复合薄膜和PANI薄膜传感器对 NH3响应—恢复特性
3.1 PANI/TiO2和PANI敏感薄膜的制备
(1)基片预处理
平面叉指电极
1%的PDDA水溶液
(2) 薄膜的制备
PSS溶液
苯胺单体
TiO2溶胶
混合
HCl溶液
PANI/TiO2水溶液
过滤
PANI/TiO2滤液 将处理好的基片浸入 PANI/TiO2敏感薄膜
3.2 PANI/TiO2和PANI敏感薄膜的表征 ➢ PANI/TiO2和PANI敏感薄膜的SEM分析
23 47 70 94 117 141
T1 /s
PANI/TiO2 PANI
6
9
2
5
2
6
2
7
3
ຫໍສະໝຸດ Baidu
5
1
4
T2 /s
PANI/TiO2 PANI
11
17
6
11
4
8
4
8
4
8
3
9
3.3 PANI/TiO2和PANI敏感薄膜气敏特性研究
➢ PANI/TiO2复合薄膜和PANI薄膜传感器对 NH3重复性
PANI/TiO2复合薄膜传感器
1.3 本课题的研究内容
查阅文献
理论研究 材料选择
结果分析
器件设计
SEM
CO NH3
气敏特性测试
气气 敏敏 特特 性性
薄膜表征
器件制备
紫 外红 可外 分见光 析光谱 谱
实验内容
PANI/SnO2 PANI/TiO2 PANI及PANI/TiO2
表 面 活 性 剂
不质 同子 聚酸 合掺 温杂 度剂
主要内容
3.2 PANI/TiO2和PANI敏感薄膜的表征
➢ PANI/TiO2复合薄膜和PANI薄膜紫外—可见光谱分析
π - π *跃迁
极子带 - π *跃迁
π - 极子带跃迁
波长λ(nm) 掺杂薄态膜聚苯胺一般λ1有 λ2 λ3
PAN三I 个特征36峰2 402 859
PANI/TiO2 363 425 875
(4)重复性及稳定性
(5)选择性
主要内容
第一章 相关背景简介及论文主要工作 第二章 器件结构选择及气敏测试系统组建 第三章 PANI及PANI/TiO2敏感薄膜的制备、
表征及气敏特性的研究 第四章 PANI/SnO2和PANI/SnO2-TTAB薄
膜的制备、表征及气敏特性的研究 第五章 实验结论与工作展望
膜的制备、表征及气敏特性的研究
1.1 课题的来源及意义
课题的来源
➢ 本课题来源于国家杰出青年科学基金――传感 技术及其系统(60425101)项目。
课题的意义
➢ 进行环境监测 ➢ 保证人们的健康和生活
1.2 气体传感器的研究现状
★➢ 高分子电阻式气体传感器
➢ 浓差电池式气体传感器 ➢ 声表面波式气体传感器 ➢ 石英谐振子式气体传感器
PANI薄膜传感器
3.3 PANI/TiO2和PANI敏感薄膜气敏特性研究
(1) 能够检测爆炸气体的允许浓度、有害气体的允许浓度相 其它基准设定浓度．并能及时结出报警、显示和控制信号；
(2) 对被测气体以外的共存气体或物质不敏感； (3) 性能长期稳定性好； (4) 响应迅速、重复性好； (5) 维护方便、价格便宜，等。
C. 各种检测方法的选择问题
一般情况下，要检测的气体种类是已知的，因 此，检测方法的选择范围自然就缩小了。
7.2.3 质量敏感型有毒有害气体传感器及 阵列研究
7.2.4 MEMS气体传感器
7.2.1 聚苯胺复合薄膜气体传感器的
制备及特性研究
谢光忠
主要内容
第一章 相关背景简介及课题研究内容 第二章 器件结构选择及气敏测试系统组建 第三章 PANI及PANI/TiO2敏感薄膜的制备、
表征及气敏特性的研究 第四章 PANI/SnO2和PANI/SnO2-TTAB薄
7.1 概 述
7.1.1 气体传感器及气体检测方法 7.1.2 气体传感器的分类
7.1.1 气体传感器及气体检测方法
A. 概 念 B.气体传感器必须满足的条件 C. 当前使用的主要气体检测方法
A. 气体传感器定义
气体传感器是指能将被测气体浓 度转换为与其成一定关系的电量 输出的装置或器件。
B. 气体传感器必须满足下列条件