前言

在当今技术驱动的时代，气体传感器的重要性以及这一领域的研究永远不会下降。相反，重点一直放在开发低成本的小型智能传感器和增强的传感能力上。及时检测环境中的有毒气体和挥发性有机化合物对于防止致命事故的发生至关重要。在各种已知的挥发性有机化合物中，丙酮经常用于化学工业、研究实验室和医院。根据严格的协议，丙酮的使用不会造成任何伤害，但过量的丙酮吸入或无保护的泄漏可能会对人体产生严重影响，导致头痛、恶心和严重的神经系统损伤。然而，尽管它对人体健康有影响，但它也可作为糖尿病患者的指标或生物标志物。据报道，与健康个体相比，糖尿病患者呼吸中的丙酮水平大约高10倍。事实上，如果人呼出气体中的丙酮浓度水平超过2 ppm，则被认为是糖尿病的发作。与血液检测相比，用于糖尿病患者呼吸分析的丙酮传感器有望成为一种经济、无创的定量诊断方法。因此，制造高灵敏度的丙酮传感器是每个行业的先决条件。

研究内容

印度的研究人员报道了水热法合成纯氧化铟和碳纳米管-氧化铟复合材料。分别用x射线衍射技术、傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱研究了晶体结构、振动模式和晶格缺陷。用透射电镜分析了其形貌和微观结构。光学研究通过紫外-可见光谱进行。对于气体传感应用，制作了纯In2O3和In2O 3/碳纳米管复合传感器，并对丙酮蒸汽进行了测试。与纯In2O3相比，in2o 3/碳纳米管的复合材料导致了增强的传感响应。增强的传感器响应归因于缺陷的存在，例如氧空位、表面缺陷和金属间隙。据悉，这是首次用水热法制备In2O3/碳纳米管复合材料，并用于丙酮传感应用。

实验方法

为了制造厚膜传感器，通过将适量的合成粉末样品与蒸馏水混合来制备稠膏。将糊状物涂在具有预沉积金电触点的氧化铝基底上，以获得厚膜。用一台由40 L试验箱、小型控温炉、循环风机和简单电位计装置组成的自制装置分析了传感器的气敏特性。为了测量传感器响应，将制造的传感器放置在温控烘箱内，温控烘箱位于测试室内。将已知量的待检测测试气体注入测试室。使用凯思利数据采集模块KUSB-3100和计算机记录与传感器串联的电阻R1上的电压信号随时间的变化。流经电路的电流由Vo/RL关系确定，其中Vo是电阻R1两端测量的输出电压。传感器电阻RS由关系式VI = I (RS+RL)得出，其中VI为输入电压。还原气体的传感器响应(R)定义为r a/Rg，其中Ra代表传感器在空气中的电阻，Rg代表传感器在空气-气体环境中的电阻。

传感设置示意图。

(a) c-CNTs，(b) f-CNTs,(c) 0C，(d) 0.5C和(e) 1C样品的XRD图谱。

(a)    CNTs和f-CNTs，以及(b)0C、0.5C和1C样品的红外透射光谱。

结论

通过搅拌技术纯化碳纳米管并用各种基团官能化。然后通过水热法合成了碳纳米管和In2O3纳米棒的纳米复合材料。XRD、TEM、FTIR、紫外-可见光谱和拉曼光谱研究证实了杂化材料的成功形成及其结构和光学性能的改善。对合成的样品进行了丙酮气相传感测试，发现In2O3/CNT异质结构由于缺陷的存在、表面积的增加和p-n异质结的形成而表现出更好的传感性能。在300℃的最佳操作温度下，混合传感器可检测到的丙酮的最低浓度为10 ppm，这种传感器可用于监测糖尿病患者的葡萄糖水平。

https://doi.org/10.1016/j.sna.2020.112240。