肾脏病诊断用氨气气敏传感器

在肾脏病诊断中，需要呼吸分析检测氨气气体，现在应用于人体呼出气体分析检测技术中的氨气气敏传感器，需要面对气体浓度较低、干扰气体种类多、浓度高及湿度大的复杂环境，这要求氨气气敏传感器具有灵敏度高、小型化、低廉化和即时在线测量的特点，相应于氨气气敏传感器中采用的敏感材料也需要具备高灵敏度、高选择性、高稳定性、制备简单和成本低廉的特点。

三氧化钨可以被用作氨气气敏传感器的敏感材料，然而目前氨气气敏传感器中所用的三氧化钨敏感材料对氨气气体的选择性较差和灵敏度较低，无法满足现代人体呼气分析技术对氨气气敏传感器中采用的敏感材料需要具备高灵敏度、高选择性、高稳定性、制备简单和成本低廉的要求。

为获得高灵敏度的纳米WO₃结构，现有技术中多采用液相合成配以水热处理，在这一合成过程中，使用了有机物表面修饰剂如醇类和有机酸类物质。这一方面增加了WO₃纳米结构制备成本、难度和周期；另外一方面，合成过程中使用的有机物易残留在WO₃纳米颗粒表面从而降低其表面活性从而降低对气体的响应能力。

为了攻克这一难题，研究人员采用浸渍法，用贵金属Au、Ru或Pd对纳米结构三氧化钨粉末进行表面催化修饰， 由此制得用于氨气气敏传感器的表面催化修饰的纳米结构三氧化钨气敏材料，其具体验证步骤包括：

第一步，载体悬浮液的制备：

称取1g WO₃粉末和0.0305g尿素，加入50mL去离子水配成载体溶液，在80℃下采用磁力搅拌子搅拌0.5小时，转速为400转/每分钟，由此制得载体悬浮液待用。

第二步，贵金属前驱体溶液的制备：

称取质量百分比浓度为48％的0.0208g HAuCl₄•3H₂O，加入10mL去离子水，在30℃ 下采用磁力搅拌子搅拌10分钟，转速为300转/每分钟，由此制得贵金属Au前驱体溶液待用。

第三步，表面催化修饰的WO₃前驱体悬浮液的制备

将第二步制得的贵金属Au前驱体溶液注入玻璃滴定管中，将第一步制得的载体悬浮液放入恒温水浴锅中设置温度为80℃，采用磁力搅拌子搅拌，转速为400转/每分钟，搅拌进行中以0.5mL/分钟的速度向该载体悬浮液中滴入上述玻璃滴定管中的贵金属Au前驱体溶液，直至玻璃滴定管中的贵金属Au前驱体溶液滴完并保持搅拌速度和温度，再继续搅拌4 小时，由此制得表面催化修饰的WO₃前驱体悬浮液产物。

第四步，恒温静置老化：

将第三步所制得的表面催化修饰的WO₃前驱体悬浮液产物密封后放入恒温水浴锅中设置温度为25℃，静置1小时；

第五步，高速离心分离：

将第四步待用的表面催化修饰的WO₃前驱体悬浮液产物放入离心机中在25℃条件下，设置转速为7000转/每分钟，离心10分钟后分离液体，继续注入去离子水150mL，将上述分离过程重复三次，去除残留的氯离子，由此制得表面催化修饰的WO3前驱体浆体状产物。

第六步，干燥：

将所制得纯净的表面催化修饰的WO₃前驱体浆体状产物在空气条件下90℃ 干燥6h，得到干燥的含结晶水的表面催化修饰的Au-WO₃粉末；

第七步，高温烧结：

将所得干燥的表面催化修饰的WO₃粉末放入马弗炉中，500℃温度下烧结2 小时，将水分排出后自然冷却至室温，得到烧结后的表面催化修饰的Au-WO₃粉末；

第八步，研磨过筛，制得表面催化修饰的纳米结构WO₃敏感材料；将第七步所得到烧结后的表面催化修饰的Au-WO₃粉末放入玛瑙研磨中，研磨10分钟后，最终制得表面催化修饰的纳米结构Au-WO₃敏感材料，密封干燥保存待用于氨气气敏传感器。

三氧化钨作为氨气气敏传感器用敏感材料经历了从纯WO₃粉末到表面催化修饰纳米结构WO₃粉末的发展过程，采用不同的贵金属(Au、Ru或Pd)对WO₃粉末进行了表面催化修饰，以提高对氨气的灵敏度来满足人们在疾病诊断技术中的需求。

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