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电子鼻的核心
——气体传感器的研究与应用

2021-11-05谢晓铮夏炎

大学化学 2021年9期
关键词:检测

谢晓铮 ,夏炎 ,2,*

1南开大学化学学院分析科学研究中心,天津市生物传感与分子识别重点实验室,天津 300071

2南开大学中心实验室,天津 300071

自新冠疫情出现以来,对居住环境与常用物品消毒成为了所有人的共识。但是,多种消毒水混用造成氯气中毒的事件屡见不鲜,其他有害气体如一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等也对人体有严重的危害。如果能及时检测有害气体浓度并报警,就可以避免悲剧的发生。此外,在食品安全领域,也需要气体检测来确定海鲜及肉类的新鲜程度。海鲜在腐烂过程中会产生胺类物质,尤其是三甲胺,产生的三甲胺越少,证明海鲜越新鲜。那么,如何实现有害气体的快速检测呢?

目前,检测气体的方法主要有气相色谱法、液相色谱法、分光光度法、离子迁移谱法等[1],这些方法往往具有高灵敏度和低检测限,但是需要复杂的仪器设备和专业的操作技术,成本较高且不能用于现场监测,在生产和生活中使用存在极大的不便[2]。因此,一个小型便捷、容易操作的现场检测器应运而生。

电子鼻是模拟生物嗅觉开发的电子系统,一般包括采样单元、检测单元和计算单元,在检测单元中,传感器阵列将待测气体的成分和浓度等信息转化为电信号,从而实现对有害气体的监测和报警。作为电子鼻的核心器件,气体传感器具有体积小、测量方便、成本低、使用时间长、能用于现场监测的特点,在生活和生产中有很高的应用需求。20世纪60年代,Wilkens和Hartman[3]利用气体在电极上的氧化还原反应研制出了世界上第一个气体检测器,80年代,Persaud等[4]提出了利用气体检测器模拟生物嗅觉,这是电子鼻的雏形。……

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