3130 Acta Plys -Chim. Sin. 2010 VoL 26 l00℃下保持1h,去除AAO模板则得到了一个位体传感器非常符合大规模制造的要求. Haddon研究 于柔性基底上的CNIs气体敏感层.该传感器透明组叫用二乙基丙炔胺甲酸盐(PABS)对 SWNTS进行 且具有很好的力学性能,180°弯曲后能完全恢复.对功能化,这种 SWNT-PABS结构表现出n型半导体 NH的测试结果表明,低密度的CNIs有着更高的灵特性由于PABS的去质子化作用,该器件能够对5 敏度 10的NH3作出响应在此基础上, Zhang等使用 金属或半导体颗粒修饰以及金属氧化物修饰SWNT-PABS器件检测到了100×10-°的NH3和20 CNIs都能增加CNT气体传感器的灵敏度和选择10的NO2,并且这种响应具有时间短和能完全恢 性. Penza等报道了用Au和Pt修饰CNTs,修饰后复的特点.Da研究组用聚醚酰亚胺(PEI包裹 的CNTs对NH3和NO2的电阻响应比原始CNIs的响 SWNTS得到对NO最低检测浓度达到体积分数为 应值要大6到8倍,他们认为这是由于金属颗粒的10-2不仅如此,该研究还发现通过加入一个 Nafion 溢出效应增加了灵敏度.Star等报道了用金属(包膜能阻止NO2吸附到SWNT上,从而能够在有NO2 括Pd、Pt、Rh和Au)修饰的 SWNT-NTFET器件能够存在的情况下选择性地检测NH浓度如今,由于 用于传感阵列中,该阵列能够在多种气体气氛中进SWNT-PE性能优异,能迅速响应并完全恢复,它因 行NH3和NO2的检测 Liang等四报道了用SnO2包覆此成为CNIs对NO2和NH3高灵敏度检测的传感器 的CNTs制成低电阻气体传感器,能够对10级的平台 NO2作出响应 Bittencourt等将WO3与CNIs相结12cNT氢气(H)传感器 合制成传感器,成功观察到该传感器在常温下对 氢气是一种比重很小,可在空气中燃烧的气 500×10°的NO2有响应,而在150℃对10×10-的体由于它有很强的还原性,所以工业生产中,H2常 NH有响应,这一温度远低于传统的WO传感器的被用于金属冶炼还原H无色无味,在空气中的爆 使用温度 炸极限是4%,并且爆炸破坏性很强,所以在对环境 在NH3和NO2监测方面灵敏度最高的当属用聚中的H浓度进行监测显得十分重要.通常情况下, 合物修饰的CNIs. Karthigeyan等用羟丙纤维素助可以用结合了Pd的MOS传感器对H2进行监测阙 溶的SWNT水溶液制成网状SwNT传感器,室温下1975年, Lundstrom等阿首次报道MOS传感器对H2 能检测到25×10-甚至更低的NO和5×10-的NH3检测的研究结果,该传感器包含一个P栅电极.其 图3是350℃热处理后的SWNT网络结构原子力显后不久,MOS传感器就占据了H2监测的主要市场 微镜(AFM)照片和室温下传感器对NO2的电导响SE传感器对H敏感的性能被发现后,也在应用方面 应,在低功率紫外光灯下暴露可以完成脱吸附.这取得了较大进展叫 种高灵敏度,简便廉价和可在室温下重复使用的气 当发现原生态CNIs并不能对H2表现出较好的 No. off 1.00×106 UV ont 2.50×101 1000× 100×109500×1 图3350℃真空热处理后旋涂得到的SWNT网络结构AFM照片(a)和室温下传感器对50×10-1000×10°的 NO的电导响应(b) Fig3(a)AFM image of spin coated SwNT-dispersed films after heat treatments in vacuum at 350 C and (b)room-temperature response(conductance change)of the SWNT networks to NO exposure in the range of 万方数据， > 《 ≤ o 1 25× l OOx 7 50x 5 OOx 2．50x Acta Phys. ⁃Chim. Sin. 2010 Vol.26 100 ℃下保持 1 h, 去除 AAO 模板则得到了一个位 于柔性基底上的 CNTs 气体敏感层. 该传感器透明 且具有很好的力学性能, 180°弯曲后能完全恢复. 对 NH3的测试结果表明, 低密度的CNTs有着更高的灵 敏度. 金属或半导体颗粒修饰以及金属氧化物修饰 CNTs 都能增加 CNT 气体传感器的灵敏度和选择 性. Penza等[59] 报道了用Au和Pt修饰CNTs, 修饰后 的CNTs对NH3和NO2的电阻响应比原始CNTs的响 应值要大 6 到 8 倍, 他们认为这是由于金属颗粒的 溢出效应增加了灵敏度. Star等[60] 报道了用金属(包 括Pd、Pt、Rh和Au)修饰的SWNT⁃NTFET器件能够 用于传感阵列中, 该阵列能够在多种气体气氛中进 行NH3和NO2的检测. Liang等[61] 报道了用SnO2包覆 的 CNTs 制成低电阻气体传感器, 能够对 10-6 级的 NO2作出响应. Bittencourt 等[62] 将 WO3与 CNTs 相结 合制成传感器, 成功观察到该传感器在常温下对 500×10-9 的 NO2有响应; 而在 150 ℃对 10×10-6 的 NH3有响应, 这一温度远低于传统的WO3传感器的 使用温度. 在NH3和NO2监测方面灵敏度最高的当属用聚 合物修饰的CNTs. Karthigeyan等[63] 用羟丙纤维素助 溶的SWNT水溶液制成网状SWNT传感器, 室温下 能检测到 25×10-9 甚至更低的 NO2和 5×10-6 的 NH3. 图3是350 ℃热处理后的SWNT网络结构原子力显 微镜(AFM)照片和室温下传感器对 NO2的电导响 应, 在低功率紫外光灯下暴露可以完成脱吸附. 这 种高灵敏度, 简便廉价和可在室温下重复使用的气 体传感器非常符合大规模制造的要求. Haddon研究 组[44] 用二乙基丙炔胺甲酸盐(PABS)对SWNTs进行 功能化, 这种 SWNT⁃PABS 结构表现出 n 型半导体 特性. 由于PABS的去质子化作用, 该器件能够对5× 10-6 的 NH3作出响应. 在此基础上, Zhang 等[64] 使用 SWNT⁃PABS 器件检测到了 100×10-9 的 NH3和 20× 10-9 的 NO2, 并且这种响应具有时间短和能完全恢 复的特点. Dai 研究组[65] 用聚醚酰亚胺(PEI)包裹 SWNTs 得到对 NO2最低检测浓度达到体积分数为 10-12. 不仅如此, 该研究还发现通过加入一个Nafion 膜能阻止 NO2吸附到 SWNT 上, 从而能够在有 NO2 存在的情况下选择性地检测 NH3浓度. 如今, 由于 SWNT⁃PEI性能优异, 能迅速响应并完全恢复, 它因 此成为CNTs对NO2和NH3高灵敏度检测的传感器 平台. 1.2 CNT氢气(H2)传感器 氢气是一种比重很小, 可在空气中燃烧的气 体. 由于它有很强的还原性, 所以工业生产中, H2常 被用于金属冶炼还原. H2无色无味, 在空气中的爆 炸极限是4%, 并且爆炸破坏性很强, 所以在对环境 中的 H2浓度进行监测显得十分重要. 通常情况下, 可以用结合了 Pd 的 MOS 传感器对 H2进行监测[66] . 1975年, Lundström等[67] 首次报道MOS传感器对H2 检测的研究结果, 该传感器包含一个 Pt 栅电极. 其 后不久, MOS 传感器就占据了 H2监测的主要市场. SE传感器对H2敏感的性能被发现后, 也在应用方面 取得了较大进展[43] . 当发现原生态CNTs并不能对H2表现出较好的 图3 350 ℃真空热处理后旋涂得到的SWNT网络结构AFM照片(a)和室温下传感器对50×10-9 -1000×10-9 的 NO2的电导响应(b)[63] Fig.3 (a) AFM image of spin coated SWNT⁃dispersed films after heat treatments in vacuum at 350 ℃ and (b) room⁃temperature response (conductance change) of the SWNT networks to NO2 exposure in the range of 50×10-9 to 1000×10-9 [63] 3130 万方数据