[发明专利]色敏气体传感器阵列的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种传感器阵列的制作方法，特指一种色敏气体传感器阵列的制作方法。

背景技术

人工嗅觉是模拟人的嗅觉对挥发气体成分进行定性和定量分析的一种技术。随着人工嗅觉技术的研究和发展，出现了不同类型的气体传感器，如导电型传感器、压电类传感器、场效应传感器等，近年来，人工嗅觉技术在食品工业、精细化工、医疗诊断、环境监测、公安与海关、航天等方面得到了广泛的应用研究。但目前常见的气体传感器多数是基于物理吸附作用来探测气体分子，由于物理吸附作用力比较弱的分子间作用力，主要是范德华力，这使得现有传感器存在灵敏度低，检测范围窄、容易受环境湿度的影响等缺陷。从而，限制了人工嗅觉技术的应用范围。

2000年，美国伊利诺伊大学厄本那-香槟分校的Kenneth S.Suslick教授发现一些化学物质如金属卟啉、pH指示剂等遇到气味分子会发生颜色变化，因此可以将这些化学物质制成传感器来检测气味，这类传感器称为色敏气体传感器。色敏气体传感器具有分子识别性质，可以区分相似化学物质，甚至是化学性质极其相似的同分异构体，并且对环境的温湿度不敏感等优点，是一类极具发展前途的新型气体传感器。相关美国专利“Colorimetric artificialnose having an array of dyes and method for artificial olfaction(20030166298)”，该专利中所提的色敏气体传感器有使用寿命短、不同批次之间重复性差等缺点。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提出一种色敏气体传感器阵列的制作方法，使所制作的色敏气体传感器不但检测精度高、检测范围宽，而且使用寿命长、不同批次间一致性高。

本发明所述的色敏气体传感器阵列制作方法如下：

(1).气体色敏材料的选择：选用对气体有颜色变化的疏水性卟啉类化合物和酸碱指示剂作为气体色敏材料。

(2).溶剂的选择：针对步骤1中所选择的每种气体色敏材料选择相应的有机溶剂，将气体色敏材料以0.1～0.5mol/L的浓度溶解在有机溶剂中。

(3).传感器基底材料的选择与制作：①选择白色聚四氟乙烯材料(3mm≥厚度≥1mm)，并将其加工成正方形方块(3～5cm²)；②在每个正方形方块上用激光雕刻刀整齐的雕刻边长为0.2～0.5mm正方形(或直径为0.2～0.5mm圆形)、深度为0.01～0.02mm的标记；③在每个标记处覆以一层0.01～0.02mm厚的疏水性白色稳定剂。

(4).阵列制作：通过微量取样装置取0.1uL～10uL步骤2中形成的气体色敏材料溶液固定到步骤3中正方形方块标记处的稳定剂上，一个标记处固定一种气体色敏材料溶液，然后将有机溶剂干燥后得到色敏气体传感器阵列。

该气体传感器阵列有以下特点：

(1)所研制的色敏气体传感器阵列中的气敏材料具有显著的分子识别能力和显色功能。

(2)色敏气体传感器阵列中的化合物剂具有疏水的性质以及基底也是疏水性的，为整个气体可视化传感器阵列提供了一个疏水环境，避免了环境中的湿度变化对传感器的影响。

(3)通过精心制作的基底板使得色敏气体传感器一致性大大提高，使用寿命也得到了延长。

(4)色敏气体传感器阵列通过多个功能各异的色敏气体传感器排列组合，提高了检测精度，极大地拓展了嗅觉可视化的应用范围。

附图说明

图1所研制的色敏气体传感器阵列；

图2所研制的色敏气体传感器阵列与氨气反应的实例图；

图3所研制的色敏气体传感器阵列区分6种醇类物质的主成分分析图。

其中：1-基底板，2-色敏气体传感器

具体实施方式

下面结合附图对本发明所述的色敏气体传感器阵列制作方法做更详细的描述：

(1)气体色敏材料的选择：选用那些对气体有颜色变化的疏水性卟啉类化合物和酸碱指示剂作为传感器材料。经多次试验，最后选择了原卟啉、锌卟啉、铁卟啉、锡卟啉、铜卟啉等卟啉类化合物和甲基红、甲基蓝等疏水性酸碱指示剂。

(2)溶剂的选择：选择对氯甲苯作为卟啉类化合物的溶剂，而酒精作为疏水性酸碱指示剂的溶剂，将他们分别以1mol/L的浓度溶解在溶剂中形成各自的溶液。