[发明专利]一种用于异戊二烯气体检测的气体传感器的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于异戊二烯气体检测的气体传感器的制备方法，分别将盐酸溶液和钛酸四丁酯混合，然后加入油酸溶液，进行水热反应后，对产物反复进行清洗，干燥，退火，即得到纳米TiO₂粉末；所得的纳米TiO₂粉末与有机溶剂超声混合，得到乳白色的TiO₂悬浮液；将所得的悬浮液均匀地喷涂在传感器芯片电极位置表面，然后将传感器芯片按照阶梯加热方式，退火；将传感器芯片焊接至TO管底座，将所得气敏元件置于密封气室中，对加热电极进行老化，即构建一种对Isoprene气体具有响应的气体传感器。该方法解决MEMS工艺和纳米技术不兼容的问题，制备方法简单可靠；可检测不同浓度的Isoprene气体，重复性好，响应快。

技术领域

本发明公开了一种气体传感器的制备方法，具体涉及一种基于“蒲公英”状纳米二氧化钛构建的气体传感器的制备方法，属于新型纳米功能材料与人体健康呼吸气体检测技术领域。

背景技术

由于物质、精神生活的愈来愈丰富，人们对健康的追求也越来越高，和人体生命安全日益相关的“气体”必然直接关系到身体健康。据报道，人的呼吸成分直接和血液的变化有关，人呼出气体中的分子能够揭示身体内部的变化。在我们呼出的气体中，有超过1000个不同气体的混合物，除了氮、氧和二氧化碳等无机混合物气体外，还包含着其他许多种挥发性有机化合物(例如异戊二烯、乙烷、戊烷和丙酮等)和非挥发性物质(过氧亚硝酸盐、异前列烷等)，这些化合物作为一个人体内的各种生理过程的签名—呼吸气体指纹，是潜在的健康监测、诊断信息的重要来源。异戊二烯(Isoprene)作为肝脏代谢中胆固醇合成的重要挥发性有机化合物(VOC)，在肝纤维化诊断和治疗中具有重要的临床意义。

呼吸代谢检测(Breathomics)是生物医药技术中一个新领域。捕获、识别和分析挥发性有机化合物(VOC)气体，对于快速、无创，个性化疾病诊断和健康跟踪提供了一个全新的诊断方法。从目前现有呼气分析手段来看，传统的检测手段气相色谱质谱联用仪(GC-MS)、选择离子流管-质谱联用仪(SIFT-MS)、质子转移反应质谱仪(PTR-MS)等，因体积大、分析时间长、成本高等因素在某些应用场合受到限制。金属氧化物(SnO₂、In₂O₃、TiO₂等)半导体气体传感器因其具有结构简单，价格低廉、响应速度快、使用寿命长以及对可燃性气体和有机挥发性气体具有较高的灵敏度等优点而得到广泛应用。然而使用金属氧化物半导体气体传感器来进行人体呼气检测还未广泛应用，对Isoprene气体的气敏性能研究也比较缺少，而Isoprene气体作为人体代谢中重要的一种VOC，必然将会受到越来越多的关注。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有Isoprene气体气敏性能研究的不足，提供一种用于Isoprene气体检测的气体传感器的制备方法，该方法可检测不同浓度的Isoprene气体，重复性好，响应快。本发明先采用水热法制备“蒲公英”状纳米TiO₂，然后将其制备成悬浮液喷涂在微纳芯片敏感电极区域，从而构建了一种对Isoprene气体具有响应的气体传感器。

本发明是采用如下技术方案予以实现的：

一种用于异戊二烯气体检测的气体传感器的制备方法，包括以下步骤：

1)按照质量比为1～4：2～6的比例分别将盐酸溶液和钛酸四丁酯混合，然后加入相当于钛酸四丁酯5～10:1的油酸溶液，常温下搅拌，将所得溶液移入高温反应釜中进行水热反应，在140～180℃下反应4～12h；随炉冷却之后利用乙醇和去离子水反复进行清洗，在空气中80℃干燥12h之后，使用500℃退火2h，即可得到纳米TiO₂粉末；

2)将步骤1)所得的纳米TiO₂粉末与一定比例的有机溶剂混合，超声混合均匀，得到乳白色的TiO₂悬浮液；