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本论文“基于纳米分子筛和碳黑聚合物敏感膜的气敏传感器研究”主要围绕两方面工作开展。 第一方面是研究了一种能用于探测神经类毒气的基于纳米分子筛的微结构气敏传感器,这种传感器具有灵敏度高,响应快,微型化等特点。这方面的研究工作,为反恐,防恐和现代化战争对神经类毒气快速探测提供了一条新的途径。 用一般分子筛敏感膜对有机气体的研究已有报道。检测的最低浓度为40ppm,对应的检测灵敏度为0.5Hz/ppm,响应时间为4000s。但对有毒的神经类气体的测试尚未见报道。 本论文探索了一种能对化学神经类毒气沙林的类似物,甲基磷酸二甲酯(DMMP)快速响应的新型的敏感膜材料——纳米分子筛。对三种不同孔径和形貌的纳米分子筛ZSM-5,Ag+修饰的ZSM-5和beta分子筛的材料合成,材料对DMMP气体响应的重复性,选择性进行了研究。实验表明它们对DMMP气体的响应与分子筛的孔道直径和形貌有关,得到了一种对DMMP敏感性较好的敏感材料ZSM-5纳米分子筛。 为了检测这些材料作为气敏膜的性能,利用石英晶体微天平(QCM)技术,研制了基于纳米分子筛ZSM-5敏感膜的类神经毒气的传感器原型。为提高传感器的检测精度,在测试方法上采用特高频谐振片和差频系统,消除了测试系统误差。对1ppm浓度的DMMP气体,传感器的频率响应达到60Hz。 分子筛膜的脱附困难是纳米分子筛敏感膜传感器发展的主要技术瓶颈之一,传统的高温脱附和纯氮气吹洗办法无法有效地使纳米膜得到再生。本论文研制了高频交变电场脱附系统,对极性较强的DMMP气体的脱附作了研究,实验表明高频交变电场方法可以使脱附时间从传统方法的100秒缩短到20秒,使传感器的重复性很快得到再现。 总之,本论文首次探索了对类神经毒剂沙林的相似物DMMP敏感的纳米分子筛材料,研制了类神经毒剂传感器原型,该传感器具有很高的灵敏度,达到60Hz/ppm。本文提出了一种高频交变电场脱附的新方法,解决了纳米分子筛脱附难的技术关键,这些结果表明基于纳米分子筛敏感膜的类沙林传感器是小型,快速,准确探测神经类毒气传感器的一个新的发展方向。