基于多壁碳纳米管的qcm甲醛传感器的研究

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1、万方数据第32卷第12期2011年12月仪器仪表学报ChineseJoumalofScientificIflstrumentV01．32No．12Dec．20II基于多壁碳纳米管的QCM甲醛传吕品(辽宁大学物理学院沈阳110036)感器的研究卑摘要：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

2、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1．3～65ms／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：

3、5lO．30StudyofformaldehydesensorbasedonMWCNTs-QCMLvPin(Phys／csSchool，1．iaoningUniversity，ShenyangI10036，China)Abstract：Pd—dopedMWCNTswerepreparedusingchemicMreductiondepositionmethod．PdisevenlydistributedintheMWCNTs．TheaveragegrainsizeofPd／MWCNTsis4nm．Forma

4、ldehyde(HCHO)sensorQCM(quartzcrystalMicrobalance)wasfabricatedbasedonPd／MWCNTs．TwoQCMsareinstalledinthetestsystem，whicharearefer-enceQCMandasensitiveQCM．TheresponseofthesensoristhechangevalueofthefrequencydifferenceofthetwoQCMsbeforeandaftertheinfluxofHCHO

5、gas．Atroomtemperature，thesensorissensitivetoformaldehydewithalinearrangeof1．3—5mg／m3andthedetectionlimitis0．026mg／m3．Theresponseofthesensoris262．4Hzfor13mg／m3HCHO．Theresponseandrecoverytimeare120Sand110S，respectively．Theproposedsensorhasre—peatability，good

6、servicelifeandcertainselectivity．Keywords：multi-walledcarbonnanotube(MWCNT)；quartzcrystalmicrobalance(QCM)；formaldehyde；sensor1引言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

7、：(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

8、、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：2010-06ReceivedDate：2010-06}基金项目：LC火基金(2009LDQN30)资助项目小、室温操作等优点，刷作传感器的CNTs已经引起许多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

9、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。万方数据第12期吕品：基于多壁碳纳米管的QCU甲醛传感器的研究2769石英微振天平(qUaXl2er),stalmierobalance，QCM)传感器的核心是石英晶振，石英晶振有稳定的固有频率。研究发现，在一定条件下，