基于定向纳米碳管气体放电的气敏传感器研究
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摘要 介绍了一种基于定向纳米碳管的气敏传感器，以生长定向纳米碳管的氧化铝模板作为阳极，铝板作为阴极，利用纳米碳管的尖端发射效应，在较低的电压下使气体产生放电现象。通过对纳米碳管在气体中击穿电压和放电电流的测量，实现对气体的定性定量检测。同时纳米碳管气敏传感器还具有体积小、灵敏度高、稳定性好、响应速度快、在常温常压下即可进行检测等优点，具有较好的应用前景。关键词 气体放电，放电电流，击穿电压，纳米碳管，气敏传感器
1 引言
传统的气敏传感器有许多种类，如电化学型气敏传感器、频率型气敏传感器[1]、掺杂法改进气敏传感器[2]、有机配合物气敏传感器等[3]，在生产和生活中得到了广泛的应用。传统的气敏检测系统普遍存在着响应速度慢、检测气体种类少、可重复性低、容易受温度气压等诸多环境因素影响等不利因素，有的检测系统甚至因包含微机等仪器而机构庞大，制约了气敏传感系统的现场检测使用。Iijima于1991年[4]发现纳米碳管以来，人们对其多方面的性质进行许多研究工作。2000年，Kong等[5]研究了单壁纳米碳管气敏传感器，利用其吸附特性来检测气体。2003年，Modi等[6]利用纳米碳管的导电特性，提出了一种微型电离型气敏传感器，以化学气相沉积的方法在二氧化硅基底上生长竖直多壁纳米碳管，在纳米碳管电极(阳极)和铝电极(阴极)之间施加直流电压使之产生放电现象，单一气体的类型通过放电电压检测，混合气体成分利用放电电流进行检测，实现气敏传感器的功能。Zhang等[7]利用纳米碳管电极做阴极，使用两个不同极间距离的传感器以多信息融合方法，直接而准确的在常压下检测气体混合物。本工作研究了一种基于定向多壁纳米碳管气体放电的气敏传感器，使用阳极氧化铝(AAO)模板作为纳米碳管的基底。在AAO模板上快速生长定向纳米碳管作为检测电极。由于AAO模板孔径和孔间距都可以很方便的进行调节，因此对于控制定向纳米碳管的生长有明显的优势[8]，制备的纳米碳管成本低，纯度高，生长速度快且定向性好，经超声切短加工之后，制成基底碳管一体化纳米碳管电极使用方便。结果表明，基于定向纳米碳管气体放电的气敏传感器灵敏度高、检测可重复性好、功耗少、占用空间小、使用方便，并且由于所需直流电压较低(一般低于500 V)，降低了使用操作的危险程度，有良好的应用前景。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂54641A示波器(美国安捷伦公司)； POLIPOWER交流电源(丹麦)；QJ6005直流稳压电源(苏州市泓成电子科技有限公司)；VC890D数字万用表(深圳胜利高电子科技有限公司)；自制0～1200V连续可调高压直流电源；自制纳米碳管生长电炉；纯度99.999%的高纯铝板(上海异型材料有限公司) ......
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