可见光耦合型电化学传感器的构建及12种VOC检测特性的研究

基本信息
批准号:61771267
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:金涵
学科分类:
依托单位:上海交通大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:Hossam Haick,张绍林,邹杰,章东兴,李福安,梁红秋,李海山,章晓娟
关键词:
光电催化气体传感器件有机挥发物可见光耦合电化学传感器
结项摘要

Volatile organic compounds (VOC) derived from human body can be potentially utilized as biomarkers for assessing health status. Whilst, continuously monitoring the level of human breath/skin VOC via portable and/or wearable sensors is considered to be useful for disease presentation. However, to built a sensor which can efficiently discriminate the diverse VOC components at ultra-low concentration remains a challenging issue, thereby, restrained the development of the relevant fields. This project intends to design and develop a visible light-coupled electrochemical sensor through combing the electrochemical gas sensor and photo-electrochemical sensing technology together. Particularly, sensing characteristics of the proposed proof-of-concept to 12 kinds of human VOC mimics will be thoroughly studied. Furthermore, with synthesizing well-designed sensing materials and screening optimal low-temperature electrolytes, research scopes such as “internal connection between the microstructures of the sensing materials and the adsorption efficiency to visible light” & “strategies to regulate photo-electrochemical sensing behavior at low temperature” will be particularly emphasized in this project. It is expected that through discriminating 12 kinds of human VOC mimics (at ppb level) with the designed visible light-coupled electrochemical sensor, this research project will provide new strategy and experimental evidence for designing and development of future portable and/or wearable healthcare devices.

人体散发的挥发性有机物(VOC)可作为评估健康状况的潜在标记物,通过便携/可穿戴传感器持续监测人体VOC的变化被认为是未来实现健康预警的有效途径。然而高效识别多组分、稀薄VOC气体传感器的构建依然是亟待解决的研究难点,并制约了相关领域研究的进一步发展。本项目拟以电化学传感器为研究对象,结合光电耦合传感技术,通过设计与选取不同结构的敏感材料、合理的低温固态电解质,深入探讨敏感材料特性对其吸收可见光效率的调制机理,阐述低温下光电耦合传感特性的变化规律,进而建立光电耦合传感特性的调控方法,在此基础上设计与构建可见光耦合型电化学传感器,并开展其对12种人体VOC模拟物检测性能的研究。本研究期望通过构建新型可见光耦合型电化学传感器实现对低浓度、12种人体VOC模拟物的高效识别,最终为面向健康预警的便携/可穿戴器件的设计与研发提供新思路和基础实验依据。

项目摘要

快速检测人体呼气中挥发标志物可实现疾病早期筛查,促进健康中国战略发展。而疾病挥发标志物的高效检测是发展呼气式疾病早筛技术的核心。项目负责人面向标志物精准检测研究热点,围绕标志物分子界面反应机理不明、缺乏对应检测方法和便携传感系统等问题开展了深层次研究,取得如下成果:1)通过研究基于光电双激励效应的传感机理及方法、研制双功能敏感材料,实现了标志物灵敏检测和特异性识别;2)通过揭示敏感材料自修复机理,研发出自修复、平板结构气敏传感器,解决了传感器易受损且难以小型化问题;3)研发出便携智能传感系统,解决了检测方法成熟度、传感器稳定性/重复性等问题,实现标志物远程检测,推动技术走向临床应用。近年来申请人发表论文16篇,获系列行业奖项和荣誉,入选Vebleo Fellow,部分成果已转化。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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