[发明专利]一种MEMS糖尿病呼出气检测传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种MEMS糖尿病呼出气检测传感器及其制备方法和应用，所用气敏材料为在片状氧化钨表面负载Au单原子。本发明对丙酮检测限低，可以检测到0.1ppm的丙酮；而且对丙酮具备高选择性，可以检测糖尿病情况；MEMS传感器灵敏度高，易于集成和智能化，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及检测传感器领域，特别涉及一种MEMS糖尿病呼出气检测传感器及其制备方法和应用。

背景技术

气敏材料指的是当某一种材料吸附某种气体后，该材料的电阻率发生变化的一种功能材料。最初就发现金属氧化物具有气敏效应，接触气体时，其电阻率随气体种类 及浓度的变化而变化，从此气敏材料概念应运而生。随着科学技术的发展，气敏材料 的发展经历了从小分子无机物到高分子导电聚合物、从单一材料到复合材料、从简单 掺杂到纳米复合等阶段，相关研究也越来越深入。近些年来用于监测环境中有毒有害 气体的传感器被大量研究，这其中主要是半导体金属氧化物气体传感器以及光学传感 器，对H₂S、CO、NOx、NH₃、挥发性有机化合物(VOCs)等有毒有害气体的监测。

目前，有关检测丙酮的气敏材料已有技术涉及，虽然检测限已达ppm级，但是 单原子负载的氧化物材料老化时间过长；目前都采用传统半导体传感器件，相较于最 新技术MEMS工艺传感器来说，检测限更低、制备的传感器功耗更大、响应恢复时间更 慢。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种MEMS糖尿病呼出气检测传感器及其制备方法和应用，该传感器对丙酮检测限低，可以检测到0.1ppm的丙酮；而且对丙酮具备高选 择性，可以检测糖尿病情况。

本发明提供了一种MEMS糖尿病呼出气检测传感器，所用气敏材料为在片状氧化钨表面负载Au单原子。

优选的，所述Au的负载量为1-5wt％。

本发明还提供了一种MEMS糖尿病呼出气检测传感器的制备方法，包括：

(1)首先制备WO₃，然后在还原气氛下热处理，得到缺陷WO₃；

(2)将缺陷WO₃分散于金溶液中，超声处理后通过离心获得产物，然后洗涤、干燥，在还原气氛下热处理，得到负载Au单原子的WO₃；

(3)将制备的负载Au单原子的WO₃和乙醇混合，然后将混合样品滴在MEMS的 Pt叉指电极上，在室温下自然干燥后，得到电阻式传感器；随后将制备的传感 器烧结；最后，将经过烧结的传感器与加热电极和测试电极一起放置在基座上， 制得MEMS糖尿病呼出气检测传感器。

优选的，所述步骤(1)中的热处理温度为500-600℃，热处理时间为60-120min。

优选的，所述步骤(2)中的热处理温度为200-300℃，热处理时间为60-120min。

优选的，所述步骤(1)和(2)中的还原气氛为氢气或氢气混合气，压力为1～2bar。

优选的，所述步骤(2)中的金溶液为氯金酸溶液，浓度为1-2mg/ml。

优选的，所述步骤(2)中的缺陷WO₃与金的质量比为10-20∶1。

优选的，所述步骤(3)中的烧结温度为150-160℃，烧结时间为5-6h。

本发明还提供了一种MEMS糖尿病呼出气检测传感器的应用。

有益效果

本发明对丙酮检测限低，可以检测到0.1ppm的丙酮；而且对丙酮具备高选择性，可以检测糖尿病情况；MEMS传感器灵敏度高，易于集成和智能化，具有良好的应用前 景。