【摘 要】
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在日常生产生活中,对于环境监测的相关工作必不可少,越来越多的生产安全问题的出现引起人们对气体成分和浓度检测工作的关注。近年来,许多携带恶性疾病的危险气体被报道,如甲醛、苯、二甲苯、硝基苯等硝基芳香族化合物,很多有害气体本身气味很淡甚至无味,光靠人体感觉器官根本不能作出及时反应。为提高气体传感器的敏感性与选择性,目前可以利用掺杂技术或者是研制新型的微痕量检测方法。石英晶体微天平（quartz cry
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在日常生产生活中,对于环境监测的相关工作必不可少,越来越多的生产安全问题的出现引起人们对气体成分和浓度检测工作的关注。近年来,许多携带恶性疾病的危险气体被报道,如甲醛、苯、二甲苯、硝基苯等硝基芳香族化合物,很多有害气体本身气味很淡甚至无味,光靠人体感觉器官根本不能作出及时反应。为提高气体传感器的敏感性与选择性,目前可以利用掺杂技术或者是研制新型的微痕量检测方法。石英晶体微天平（quartz crystal microbalance,QCM）传感器的提出就可以很好地满足上述要求。QCM气体传感器是一个高灵敏度、高精度的可持续测量的微质量型传感器,体积小、重量轻、功耗低,可以将被测量气体浓度转换成电信号并通过配套的传感系统输出到计算机或其他设备上进行数据处理,具有对环境敏感等优点,已被广泛应用在生物医学、环境检监测、材料科学等领域。本课题是关于石英晶体微天平传感器阵列检测系统的设计与实现,用来对有害气体进行高精度检测,主要内容如下:（1）从创新性的角度研究制备了QCM传感器检测有害气体的气敏材料——含Eu掺杂的Zn-MOFs粉体（Zn（Eu）-MOFs）及其衍生薄膜Zn（Eu）-MOFs@PAN NFMs,利用该MOFs材料的荧光性能检测对不同浓度硝基苯（NB）、4-硝基苯酚（4-NP）、苯甲醛（BA）以及Fe3+溶液检测,发现其均存在不同程度的猝灭效果,检测限分别为0.861 ppm-1、0.631 ppm-1、0.981 ppm-1、3.418 ppm-1。（2）深入探究气敏材料吸附的机理。通过Zn（Eu）-MOFs对硝基苯的传感机制,提出采用变温实验的方法来获得吸附等温线,以提取其对硝基苯气体分子的吸附焓变值。进一步将QCM的基本原理Sauerbrey方程和Langmuir吸附定理相结合并进行理论计算,模拟计算检测CO2、硝基苯和甲醛气体的频率变化趋势。（3）设计并实现对QCM传感器阵列检测系统的开发与搭建,根据QCM传感器的应用需求整个系统主要包括检测模块、测频模块和数据处理模块。其中最主要的高精度频率采集模块则由FPGA内部计数器直接采集完成。此传感器检测系统实现了研发的新型敏感材料对硝基苯气体的阵列检测,并能将检测结果通过上位机实时显示。
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