第３２卷第１２期

２０１１年１２月

仪

器仪表学报

Ｖ０１．３２Ｎｏ．１２Ｄｅｃ．２０ＩＩ

ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｍａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｆｌｓｔｒｕｍｅｎｔ

基于多壁碳纳米管的ＱＣＭ甲醛传感器的研究卑

吕

品

（辽宁大学物理学院沈阳１１００３６）

摘要：采用化学还原沉积法制备了经贵金属钯（Ｐｄ）修饰的多壁碳纳米管（ＭＷＣＮＴｓ），Ｐｄ均匀地分布在多壁碳纳米管上，Ｐｄ／ＭＷＣＮＴｓ的平均粒径为４ｎｍ。以Ｐｄ／ＭＷＣＮＴｓ作为敏感材料将其均匀地涂覆在石英微振天平（ＱＣＭ）表面制成ＱＣＭ甲醛传感器。测试系统安装了２个ＱＣＭ：参比ＱＣＭ（洁净的品振）和敏感ＱＣＭ（涂覆ｒＰｄ／ＭＷＣＮＴｓ的晶振），传感器的响应为通入待测气体前后这２个ＱＣＭ间频率差的变化值．在窜温条件下，该气体传感器对甲醛气体具自．较明显的响应，线性范围为１．３～

６５

ｍｓ／ｍ３，检ｍ限叮达０．０２６ｍｓ／ｍ３。对１３ｍｓ／ｍ３甲醛气体的响应为２６２．４Ｈｚ，响应时问约为１２０Ｓ，恢复时间约１１０ｓ。该传

感器具有可蕈复性、较好的使用寿命和一定选择性。关键词：多壁碳纳米管；石英微振天平；甲醛；传感器中图分类号：ＴＰ２１２．２

文献标识码：Ａ

国家标准学科分类代码：５ｌＯ．３０

Ｓｔｕｄｙｏｆｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ

ｓｅｎｓｏｒ

ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ＭＷＣＮＴｓ－ＱＣＭ

ＬｖＰｉｎ

（Ｐｈｙｓ／ｃｓＳｃｈｏｏｌ，１．ｉａｏｎｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈｅｎｙａｎｇＩ１００３６，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｄ—ｄｏｐｅｄＭＷＣＮＴｓ

ｗｅｒｅ

ｐｒｅｐａｒｅｄｕｓｉｎｇｃｈｅｍｉｃＭｒｅｄｕｃｔｉｏｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｐｄｉｓｅｖｅｎｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｉｎ

ｔｈｅＭＷＣＮＴｓ．ＴｈｅａｖｅｒａｇｅｇｒａｉｎｓｉｚｅｏｆＰｄ／ＭＷＣＮＴｓｉｓ４ｎｍ．Ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ（ＨＣＨＯ）ｓｅｎｓｏｒＱＣＭ（ｑｕａｒｔｚ

ａｒｅ

ｃｒｙｓｔａｌ

ａ

Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）ｗａｓ

ｅｎｃｅ

ｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂａｓｅｄ

ｏｎ

Ｐｄ／ＭＷＣＮＴｓ．ＴｗｏＱＣＭｓ

ｓｅｎｓｏｒ

ｉｎｓｔａｌｌｅｄｉｎｔｈｅ

ｔｅｓｔ

ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ

ａｒｅ

ｒｅｆｅｒ－

ＱＣＭ

ａｎｄ

ａｓｅｎｓｉｔｉｖｅ

ＱＣＭ．Ｔｈｅ

ｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅｉｓｔｈｅｃｈａｎｇｅｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｗｏ

ｓｅｎｓｏｒ

ＱＣＭｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｈｅｉｎｆｌｕｘｏｆＨＣＨＯｇａｓ．Ａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ

ｉｓｓｅｎｓｉｔｉｖｅ

ｔｏ

ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ

ｓｅｎｓｏｒ

ｗｉｔｈ

ａ

ｌｉｎｅａｒｒａｎｇｅｏｆ

１．３—５

ｍｇ／ｍ３ａｎｄｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｌｉｍｉｔｉｓ０．０２６ｍｇ／ｍ３．Ｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅ

ａｒｅ

ｓｅｎｓｏｒ

ｉｓ２６２．４Ｈｚｆｏｒ

１３ｍｇ／ｍ３ＨＣＨＯ．Ｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄｒｅｃｏｖｅｒｙｔｉｍｅｐｅａｔａｂｉｌｉｔｙ，ｇｏｏｄｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅａｎｄｃｅｒｔａｉｎｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉ－ｗａｌｌｅｄｃａｒｂｏｎ

１２０

Ｓ

ａｎｄ１１０Ｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄ

ｈａｓ

ｒｅ—

ｎａｎｏｔｕｂｅ（ＭＷＣＮＴ）；ｑｕａｒｔｚ

ｃｒｙｓｔａｌ

ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ（ＱＣＭ）；ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ；ｓｅｎｓｏｒ

小、室温操作等优点，刷作传感器的ＣＮＴｓ已经引起许多

１

引言

研究团体极大的兴趣。Ｋｏｎｇ等人一。实验ｉｌＥ明了基于ＣＮＴｓ的微传感器在窜温下能检测低浓度的ＮＯ：、ＮＨ，、ＣＨ。等有毒气体；Ｌ．Ｖａｌｅｎｔｉｎｉ等人一’报道ｒ检测ＰＰＢ级ＮＯ：的基于ＣＮＴｓ的气体传感器；用于无线监测ＣＯ：、Ｏ：和ＮＨ，的ＣＮＴｓ传感器也被提出。“；Ｍ．Ｐｅｎｚａ等人¨。研究了ＣＮＴｓ作为敏感材料的ＳＡＷ化学传感器。Ｓ．Ｃｈｏ—ｐｒａ等人ｉ８’研发ｒ对ＮＨ，敏感的基于ＣＮＴｓ的喈振电路传感器。

１９９１年日本的Ｓ．１ｉｊｉｍａ博上首次发现ｒ碳纳米管（ＣＮＴｓ）¨ｏ，其结构足由单层（单壁碳纳米管，ＳＷＣＮＴｓ）或２层以一｜：（多壁碳纳米管．ＭＷＣＮＴｓ）、极细小的圆筒状石墨片而形成的中空碳笼管，从此便引发了碳纳米管研究的热潮”１。ＣＮＴｓ具有孔隙、原子结构、比表面积大等特性，是极具潜力的气敏材料。纳米管传感器较之传统的半导体金属氧化物敏感材料具有灵敏度高、器件尺寸

收稿Ｈ期：２０１０－０６

ＲｅｃｅｉｖｅｄＤａｔｅ：２０１０－０６

｝基金项目：ＬＣ火基金（２００９ＬＤＱＮ３０）资助项目

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