纳米敏感膜修饰的QCM气敏传感器的制备及性能提高研究的开题报告一、选题的背景及意义气敏传感器是一种利用材料吸附气体产生的物理或化学变化，将气体信息转换为电信号的设备。由于其高灵敏度、快速反应、简单易用等特点，被广泛应用于空气污染监测、火灾报警、病毒检测等领域。气敏传感器的核心部件是敏感材料，其性能直接影响到传感器的灵敏度、选择性、稳定性等。因此，针对敏感材料的研究与优化对于提高气敏传感器的性能具有重要的意义。目前，常用的气敏敏感材料有金属氧化物、聚合物、有机化合物等。其中，金属氧化物的灵敏度和选择性均比较高，常用于制备气敏传感器。然而，金属氧化物敏感材料的表面易受污染、干扰，容易降低传感器的性能。因此，如何对金属氧化物敏感材料进行表面修饰，提高传感器的选择性和稳定性，是目前研究的热点。本文选取了QCM（QuartzCrystalMicrobalance）气敏传感器作为研究对象，利用纳米敏感膜修饰金属氧化物敏感材料表面，以期提高传感器的性能。二、选题的研究现状目前，对于金属氧化物敏感材料的表面修饰主要有以下几种方法：1.化学修饰法利用表面化学反应，在敏感材料表面引入有机官能团并形成稳定的亲水或疏水性能，以达到提高传感器的选择性和稳定性的目的。该方法适用于金属氧化物敏感材料表面纳米或亚微米级尺度的表面，但对于纳米级别的表面则不太适用。2.真空蒸发法通过真空蒸发，将具有亲水性能的高分子膜或者单层膜沉积在金属氧化物敏感材料表面，形成稳定的敏感膜。该方法适用于表面较大的气敏材料，但制备步骤较为繁琐，且对于纳米级别的表面也不太适用。3.纳米修饰法利用纳米技术，将纳米颗粒修饰在气敏材料表面，以达到对其中的杂质分子的选择性吸附，从而提高传感器的选择性和稳定性。该方法在对于纳米级别的表面修饰具有较好的效果，是当前研究热点之一。三、研究内容和方法本文选取了QCM气敏传感器作为研究对象，利用纳米敏感膜修饰金属氧化物敏感材料表面，以期提高传感器的选择性和稳定性。研究内容和方法如下：1.制备敏感材料选取TiO2作为敏感材料，制备方案如下：①在玻璃基片上刻蚀放置金电极芯片图案。②在芯片上溅射铝金属，保护电极面积不被掺杂。③在芯片上的其余部分溅射TiO2应用制备一定厚度的敏感层。④用高温氧化方法将铝金属氧化并退火，脱掉金电极连接区域。⑤用氮气把敏感层煅烧成纯二氧化钛，并定向取向至亚微米级别。2.纳米敏感膜制备选用硫醇化合物修饰敏感材料表面，制备方案如下：①生产含有硫醇官能团及其他非硫醇的有机非金属化合物。②在有机化合物中，硫醇与其他官能团发生化学反应，形成硫醇化合物。③把硫醇化合物在金属氧化物敏感材料表面修饰，并形成纳米敏感膜。3.性能测试通过对制备的气敏传感器进行灵敏度测试、选择性测试、稳定性测试等，评估传感器的性能。四、预期研究成果及意义预期研究成果：本研究预期制备出纳米敏感膜修饰的QCM气敏传感器，具有高灵敏度、高选择性、高稳定性的特点。预期研究意义：1.巩固气敏传感器制备知识。2.采用纳米技术研究金属氧化物敏感材料表面修饰，提高传感器性能。3.为QCM气敏传感器的应用提供理论及技术手段支持，促进传感器在气体监测、病毒检测、火灾报警等领域的应用。