[发明专利]电导-催化发光双通道气体传感器、检测装置及检测方法

说明书

本发明公开了一种针对挥发性有机物的电导‑催化发光双通道气体传感器、检测装置及其检测方法，所述传感器具有：敏感元件，其对气体敏感并能够在不同温度下同时产生相对应的电导信号和发光信号；所述敏感元件至少具有基底；沉积于基底上的敏感层，所述敏感层包括纳米敏感材料，所述纳米敏感材料对气体敏感并同时产生电导信号和发光信号；加热层，所述加热层用以改变基底以及敏感层的温度。所述检测装置具有：所述传感器以及对所述电导信号和发光信号进行检测的信号检测模块。本发明能够提高对挥发性有机物检测的选择性，大幅度降低误判、漏判率且同时提高所述传感器的灵敏度和响应速度。

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，具体的说是涉及一种针对挥发性有机物的气体传感器、检测装置及其检测方法。

背景技术

半导体气体传感器具有信号稳定、响应时间快、价格低廉、适合于现场检测等优点，被广泛地用于挥发性有机物等化学品的快速检测和识别。传统的半导体气体传感器是采用电导式检测原理，目前采用纳米结构发金属氧化物作为敏感材料可以大幅提高传感器的灵敏度。例如在Enhanced acetone sensing performances of hierarchical hollowAu-loaded NiO hybrid structures， Sensors and Actuators B:Chemical,Volume 161,Issue 1,2012, Pages178-183一文中张彤等使用NiO为敏感材料实现了对丙酮的电导式检测，发现其检测灵敏度非常高，而且响应时间和恢复时间都非常迅速。然而，众所周知，电导型传感器存在选择性差的缺点，即单个传感器无法同时分辨多种检测气体引起的电阻变化。

同时金属氧化物半导体材料还具有催化发光特性，也可以用来检测挥发性有机物，其对气体的检测具有较强的选择性。如在Analytical detection system of mixedodor vapors using chemiluminescence-based gas sensor,In Sensors and ActuatorsB:Chemical,Volume 34,Issues 1–3,1996,Pages 334-338 一文中Masuo Nakagawa公开了一种采用Al₂O₃作为传感元件来区分乙醇、丁醇、丙酮和正丁酸的系统装置，它采用CCD检测器同时检测不同温度下的催化发光光谱，从而得到四种有机气体的“波长-光强度-温度”三维图像，再采用主成分分析模型对实验结果进行分析，以此来识别这些芳香气体。但是，当催化产物光量子释放效率不高时，催化发光传感器的检测效果就会大幅度下降，甚至会出现漏判的情况。也就是说，催化发光传感器的检测信号不够稳定。

综上可见如果能够将两种传感器的原理相互结合，同时对电导和催化发光两种信号进行检测，并对其检测结果进行综合分析，就可以同时提高气体传感器的灵敏度和选择性，从而更加迅速和准确的得出所需的检测结果。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种电导-催化发光双通道气体传感器，其能够同时具有较高灵敏度和较好的选择性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种电导-催化发光双通道气体传感器，其特征在于，具有：

敏感元件，其对气体敏感并能够在不同温度下同时产生相对应的电导信号和发光信号；所述敏感元件至少具有基底；沉积于基底上的敏感层，所述敏感层包括纳米敏感材料，所述纳米敏感材料对气体敏感并同时产生电导信号和发光信号；加热层，所述加热层用以改变基底以及敏感层的温度。

基于上述方案，所述敏感元件还具有：

电极以及位于加热层下表面的热电偶。

基于上述方案，所述纳米敏感材料为兼具电导型气敏特性以及催化发光型气敏特性的材料，其包括但不限于金属氧化物纳米材料以及包含金属氧化物纳米材料的复合材料。