[发明专利]改变化学电阻传感器的灵敏度和/或选择性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及改变化学电阻传感器的灵敏度和/或选择性的方法，涉及传感器和由该方法生产的传感器阵列。 

背景技术

用于检测以导电性纳米复合材料为基础的流体相(例如气体和蒸气)中的被分析物的化学电阻传感器包括分散在非导电性或半导电性介质中的导电性组分。作为导电性组分可以使用金属纳米粒子、炭黑纳米粒子或导电性纳米纤维。非导电性组分一般是有机材料，它用作连续相(导电性颗粒分布在其中)。非导电性材料还可以包括官能化有机分子，该有机分子用作金属纳米粒子的封盖配位体或用于使三维网络中的颗粒互连。 

这些传感器的操作原理包括测量由被分析物在复合材料中的吸附所引起的膜电阻的变化。一般认为化学电阻器的灵敏度取决于复合材料在被分析物的存在下发生容积变化的能力。化学电阻器的化学选择性在一定程度上取决于化学组成和特定的官能团在纳米复合材料的有机组分中的存在。一般地，这些化学电阻器对于被分析物的检测极限是在低的份/每百万份(ppm)浓度范围内。 

对于通过敏感层的化学组成的改性来改进无机/有机复合材料化学电阻器的灵敏度和化学选择性已经进行了大量的研究[1]。 

另外，多个不同传感器结合成一个阵列将会增强设备的识别能力。此类阵列的例子，有时也称作“电子鼻(e-nose)”，已描述在[2]中。 

[1]EP1215485描述了通过在连接剂分子中引入选择性增强单元来制备高度选择性纳米粒子/有机互连式传感器的方法。将附加的微调(fine tuning)单元引入到选择性增强官能团的接近处能够实现选择性的微调。WO9927357描述以硫醇包封的Au-纳米粒子的膜为基础的传感器，其中传感器的选择性是通过将官能团引入到配位体壳中因此提供为了目标被分析物的吸附所用的活性部位来定制(tailor)的。US6290911公开了通过使用聚合物的共混物和/或聚合物/单体混 合物改变有机组分的组成来调节炭黑/聚合物化学电阻器的选择性的方法。 

[2]WO9908105公开用于被分析物检测中的技术和系统。这里详细描述了包括传感器阵列、电读出器、与图像识别相结合的电信号的预处理器的一种传感器系统(电子鼻。 

虽然在定制如上所述的上述复合材料化学电阻传感器的选择性上获得一定成就，但是仍然需要改进。到目前为止，化学电阻器的灵敏度和选择性通过用所需的化学组成和官能团设计新有机材料来增强。这需要广泛的和复杂的化学品合成工作。将不同的敏感材料结合在一个设备中的化学电阻器阵列的制备甚至是更困难的和更高成本的，因为牵涉到各个敏感材料的图案化(patterning)步骤。 

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种在传感器/传感器阵列的制造之后改变化学电阻传感器的灵敏度和/或选择性的方法。另外，本发明的目的是提供改变该灵敏度和/或选择性的方法，该方法容易进行并降低制造成本。另外，本发明的目的是提供一种方法，该方法是多用途的并且可以由化学电阻传感器的用户用来使传感器适应于用户应用的具体需要。此外本发明的目的是提供一种方法，该方法允许在化学电阻传感器阵列中化学电阻传感器的灵敏度和/或选择性的改变，使得可以实现各个传感器的不同选择性和/或灵敏度。 

本发明的目的是通过改变化学电阻传感器的灵敏度和/或选择性的方法来实现的，所述化学电阻传感器包括具有被包埋在非导电性基质中的许多导电性或半导电性颗粒的敏感层，该敏感层包括许多可氧化的化学官能团，所述方法包括以下步骤： 

让所述敏感层进行氧化反应。 

优选地，该氧化反应是受控的氧化反应并且不是让所述传感器未受规定地暴露于空气。 

在一个实施方案中所述氧化反应是与气相的反应和/或与液相的反应。 

优选地，所述反应牵涉到下列气相反应中的任何一种或几种： 

-让所述敏感层在规定的空气温度下暴露于空气达到规定的一段时间，其中优选地，所述规定的一段时间是在1min到300min的范围内，和该空气的规 定温度是在0℃到500℃范围内， 

-让所述敏感层暴露于臭氧， 

-让所述敏感层暴露于氧等离子体， 

-让所述敏感层暴露于SO₃， 

-让所述敏感层暴露于氮氧化物(nitric oxides)。