[发明专利]一种监测慢性肾脏疾病呼吸传感器的制备方法

说明书

一种监测慢性肾脏疾病呼吸传感器的制备方法，包括气敏复合材料的制备，所述气敏复合材料是具有核壳结构的CeOsubgt;2/subgt;@PANI纳米线，具体是通过制备非晶态的CeOsubgt;2/subgt;纳米线作为内核，经氢等离子处理后，在纳米线表面包覆非晶态的PANI形成外壳。本发明中制备的核壳结构的CeOsubgt;2/subgt;@PANI纳米线对NHsubgt;3/subgt;的选择性高、灵敏度高，在常温情况下对氨气的监测性能皆高于纯的PANI和未等离子处理的样品，对于浓度为100ppm时的氨气的响应达到了670%，对NHsubgt;3/subgt;的最低检测限值可低至50ppb；响应时间快、回复时间短，且随着放置时间的延长，响应时间缩短至45s，回复时间缩短至417s。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，具体涉及一种监测慢性肾脏疾病呼吸传感器的制备方法。

背景技术

呼吸作为人体最基本的生理运动之一，为人体获取健康状况提供了大量的生理和病理信息。因此，呼吸诊断在人类健康监测中的研究越来越受到关注，特别是在人类正面临新冠病毒病(COVID-19)等新病毒的挑战的情况下。目前，虽然已经开发出多种传感器用于监测心跳、呼吸等人体生理信息，但其体积大、操作复杂、响应差、检测限高等局限性，极大地限制了其进一步的实际应用。因此，探索方便、性价比高、性能优良的健康监测传感器仍是迫切需要的。

NH₃浓度在人呼吸行为中的突变被证明与慢性肾脏疾病有关。由于聚苯胺(PANI)具有特殊的P型共轭结构，是一种室温NH₃敏感材料，对于NH₃具有优异的选择性，但是由于聚苯胺存在导电率不够高、工作性差，稳定性不好，作为NH₃传感器材料使用时响应灵敏度较低，检测限较高，具有较长的响应/回复时间等问题，导致在很多需要检测限极低如肾脏疾病换着呼吸检测时很难达到检测目的。由于PANI是一种P型半导体，因而现有技术中采用属于N型半导体的金属氧化物与其复合，形成异质结效应，从而达到提高气敏性。目前采用金属CeO₂、SnO₂等金属和PANI形成CeO₂@PANI、SnO₂@PANI等复合材料，但是较单一的PANI灵敏度提高不明显，在响应性能仍然不理想，检测极限不足以检测和跟踪人体呼吸中的NH₃，且依然存在响应回复时间较长。因此，进一步提高对NH₃的检测水平、缩短响应/回复时间仍是亟待解决的问题。氧空位作为一种有效的电子受体，有望改善聚苯胺的气敏性能，这为聚苯胺产生的电子快速分离提供了机会。但是在引入氧空位过程中，氧空位在半导体或氧化物表面不稳定，容易失效，从根本上导致了复合材料的不稳定性能。因此，设计具有稳定氧空位的结构将是实现更高、更稳定气敏性能的关键问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种监测慢性肾脏疾病呼吸传感器的制备方法。有效提高了传感器材料对NH₃的响应灵敏度的同时，大大缩短了响应/回复时间。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种监测慢性肾脏疾病呼吸传感器的制备方法，包括气敏复合材料的制备，其特征在于：所述气敏复合材料是核壳结构的CeO₂@PANI纳米线，是通过制备非晶态的CeO₂纳米线作为内核，经氢等离子处理后，在纳米线表面包覆非晶态的PANI形成外壳。

现有技术中是采用氧化物CeO₂直接与PANI复合，是通过n型半导体CeO₂与p型半导体PANI复合产生异质结效应，达到提高材料气敏性能的目的。

但是研究中发现，PANI作为一种室温NH₃敏感材料，但是由于自身的特性，导致NH₃的吸脱附困难，造成响应/回复时间较长；且导电率较低，电子储存和转移能力较低，使得响应灵敏度较低、检测极限高，工作稳定性差，无法适用于较低浓度的NH₃环境的检测。