摘 要

本文使用水热合成法制备了氧化钼材料，在纸上进行气敏元件组装，借助金相显微分析、X射线衍射等测试手段分析了材料微观结构，对气敏元件进行了低温环境下对三甲胺的气敏性能测试，并对结果进行了讨论。同时将氧化铝基传感器、纸基传感器两种不同基底进行比较，所得结果对半导体气体传感器的制作具有重要的指导意义。

论文主要研究了基于氧化钼的纸基气体传感器在三甲胺检测中的应用。

研究结果表明：以纸基作为气体传感器基底，不但可以利用其多孔结构加快气体吸附，而且能提高材料表面气体分压使反应速率加快，帮助实现TMA气体的室温检测。

本文的特色：采用了具有独特多孔结构的纸基作为传感器基底。

关键词：氧化钼；三甲胺；纸基；气体传感器

Abstract

In this paper, the molybdenum oxide material was prepared by hydrothermal synthesis method, and the gas sensor was assembled on paper. The microstructure of the material was analyzed by means of metallographic microscopic analysis and X-ray diffraction. At the same time, the comparison of two different substrates of alumina based sensor and paper based sensor is carried out, and the results obtained have important guiding significance for the fabrication of semiconductor gas sensor.

This paper mainly studies the application of paper based gas sensor based on molybdenum oxide in trimethylamine detection.

The results show that using paper as the substrate of the gas sensor can not only accelerate the gas adsorption, but also accelerate the reaction rate by increasing the partial pressure of the gas on the surface of the material, which helps to realize the room temperature detection of TMA gas.

Features of this paper: The paper base with unique porous structure is used as the sensor base.

Key Words：Molybdenum oxide；Trimethylamine；Paper base；Gas sensor

目 录

第1章 绪论 1

1.1 三甲胺气体概述 1

1.1.1三甲胺气体性质 1

1.1.2三甲胺气体的检测 1

1.2 半导体气体传感器概述 2

1.2.1半导体气体传感器性质 2

1.2.2半导体气体传感器研究进展 5

1.2.3三甲胺气体传感器 6

1.3三氧化钼材料概述 6

1.3.1三氧化钼材料结构与性质 6

1.3.2三氧化钼材料研究现状进展 7

1.4本文研究目的及主要内容 8

第2章：实验部分 9

2.1实验设备及实验药品 9

2.1.1实验设备 9

2.1.2实验试剂 9

2.2三氧化钼材料制备 9

2.3 器件组装 10

2.3材料微观结构表征 11

2.3.1金相显微分析 11

2.3.2 XRD分析 11

2.3.3 XPS分析 12

2.4器件气敏性能测试 12

第3章：实验结果与分析 13

3.1微观结构分析 13

3.1.1金相显微镜观察 13

3.1.2 XRD分析 14

3.1.3 XPS分析 15

3.2气敏性能测试 16

第4章：结论与展望 18

4.1结论 18

4.2展望 18

参考文献 19

致 谢 23

附录1 24

附录2 25

第1章 绪论

1.1 三甲胺气体概述

1.1.1三甲胺气体性质

三甲胺(化学式为(CH₃)₃N，英文名trimethylamine简称TMA)是水产品腐烂过程中会挥发出的一类气体，具有腥臭味。其涉及范围较大，经常应用于农业生产、医疗卫生、化学化工等行业，包括为制药业、消毒剂、分析试剂、炸药、化纤溶剂及染料等提供原材料^[1]。三甲胺是一种恶臭污染物，主要是由蛋白质或生物碱经化学分解产生的。在我国制定的恶臭污染物厂界标准和排放标准中，三甲胺的排放标准也比较严格，分别为：一级：0.05(mg/m³)；二级：0.05-0.15(mg/m³)；三级：0.45-0.80(mg/m³)^[2]。三甲胺毒性很强，对人类伤害及大，容易通过饮食、呼吸、经皮吸收等侵入人体。刺激人体的眼睛、消化道黏膜及呼吸道黏膜并构成威胁。其蒸汽容易造成视力受损，严重损伤眼睛；浓的三甲胺水溶液甚至会对皮肤严重损害，引起皮肤剧烈的潮红及烧灼感，即便是经过清洗去除表面溶液，仍然会在皮肤上造成点状出血。

当鱼类等水产品由于储存过程中，由于储存温度过高或储存时间较长等储存条件不适时，蛋白质酶等便会发生作用，将水产品蛋白质中所含的氧化三甲胺（(CH₃)₃NO）还原，最终生成三甲胺并以气体的形式挥发到空气中。

1.1.2三甲胺气体的检测

目前传统的水产品新鲜度检测以化学检测为主^[3]，其结果具有较高的可靠性。然而，要想通过化学分析得出结果，离不开繁琐的处理流程，费时费力且花费较高，应用于海鲜的新鲜度实时检测是不现实的。另外，对海鲜不同部位进行取样检测，结果通常有所差异，这也是化学检测的另一大缺陷^[4]。

由于三甲胺含量随水产品新鲜度的下降而规律变化^[5]，腐败程度越严重，腥臭味越大，伴随着三甲胺的挥发量也会迅速增大，可作为水产品新鲜度鉴定的一大指标，目前也被学界广泛应用。鱼类新鲜度检测中以三甲胺作为鉴定指标^[6]，胡金鑫等将TMA/TMAO的比值来评价鲈鱼的新鲜度^[7]。

因为三甲胺气体对于紫外吸收的响应很低，且使用液相色谱法或分光光度法检测时检测限比较高，因此国家标准一般使用气相色谱–质谱连用仪（GC-MS）通过检测离子电荷与质量之比检测三甲胺的含量。由于具有鉴别能力强、精确度高、选择性好等特点，这项技术已被许多研究人员应用于监测质量的不同方面。但因为顶空进样需要平衡较长的时间，样品检测时间、周期等较长，不利于三甲胺的快速检测^[8]。此外，另一种传统的检测方法挥发性盐基氮（TVB-N）测定法采用半微量凯氏定氮法，指在碱性条件下，肉制品水提液中能被水蒸气蒸馏掉的氮总量（在挥发性碱性氮形成的胺中，主要成分是三甲胺），但这种方法具有易对食物造成破坏、耗时较长和操作复杂等缺点^[9]。因此，迫切需要合适的方法来快速检测三甲胺，以满足海鲜等市场需要。