功能化SBA-15修饰的QCM基气体传感器研究

石英晶体微天平（QCM）具有灵敏度高、稳定性好、通用性强和工作温度范围宽的优点，特别适合开发常温工作的小型气体传感器。但其对化学分子缺乏识别能力，受湿度影响大，气体选择性差，难以满足化学反恐和环境监测领域对气体传感器的要求。.本课题选择具有大比表面积、规则孔道结构和稳定性好的有机官能团功能化SBA-15介孔材料修饰QCM电极，以提高QCM的气体灵敏度和对气体的分子识别能力；重点研究SBA-15的表面功能化以及QCM气体传感器对甲醛和有机磷化合物的吸附及其敏感性能；探讨氢键等弱相互作用对气体分子的识别机理，揭示利用有机官能团提高QCM基气体传感器选择性的一般规律；为高性能QCM基气体传感器乃至悬臂梁等质量敏感型气体传感器的材料设计和应用奠定理论和实验基础，为环境监测和化学反恐传感器的开发提供新思路。

出于反恐、食品安全和人类健康的需要，对易燃爆炸物和有毒有害气体敏感的各种气体传感器迅速成为人们的研究热点。为了克服半导体气体传感器稳定性、选择性和安全性不足的缺点，我们选择具有灵敏度高、稳定性好、尺寸小、 通用性强, 可常温工作的石英晶体微天平（QCM）作为敏感元件。同时选择具有大比表面积、规则孔道结构和稳定性好的有机官能团功能化的SBA-15 介孔材料修饰QCM电极，提高了QCM 的气体灵敏度和对气体的分子识别能力；构建出性能优异的新型气体传感器。.本课题重点研究了SBA-15的表面功能化以及QCM 气体传感器对甲醛和有机磷化合物的吸附及其敏感性能；探讨了氢键等弱相互作用对气体分子的识别机理，揭示了利用有机官能团提高QCM 基气体传感器选择性的一般规律。2011年度按照计划合成出具有规则形貌、孔径与尺寸可控的介孔材料SBA-15，完成了有机功能化SBA-15杂化材料的合成、表征以及对甲醛、神经毒剂模拟剂DMMP气体敏感性能的研究。发表SCI 论文8 篇；申请发明专利2 项。2012年度按照计划完成了氨基、羧基功能化SBA-15 杂化材料的高负载工艺研究。通过进一步提高有机官能团的负载率，提高了QCM 气体传感器的灵敏度和选择性。已发表SCI论文5 篇；申请发明专利8 项。 2013年度按照计划完成了拓宽了有机官能团-功能化SBA-15 杂化材料的用途以及设计出性能优异的苯气体传感器。发表SCI 论文9篇；EI论文1篇；申请发明专利2 项。