摘要
生活水平的提高使得人们对于肉类新鲜度的要求变高，进而催生了各种肉类新鲜度检测与评估设备的研究。在高性能气敏传感器的基础上建立一个快速、无损化的小型气体检测系统来针对不同环境下的肉类新鲜度的检测，对消费者来说可以显著提高肉类食用的安全性。本文针对肉类在存储过程中释放的特征气体（包括NO2与H2S）的检测，开发了具有高响应的气敏传感器。构建了一套便捷化、小型化的肉类新鲜度检测系统，实现了对于肉类储存过程中新鲜度的快速、无损化检测与评估。本论文的主要研究内容如下： （1）利用水热法以及高温烧结制备了具有层级结构的CuO-Co3O4纳米微球，通过调节Cu与Co的合成比例，促使层级结构诱导晶格氧的富集，进而提升其对于NO2气体的气敏特性。在160℃的最佳工作温度下，CuO-Co3O4纳米微球对10ppmNO2气体的响应为37.86%，同时表现出优异的重复性，较低的检测下限（200ppb）以及较短的响应-恢复时间（分别为158s与738s）。此外，对于CO、H2S、NH3、乙醇、甲苯、二甲苯等干扰气体，该传感器具有良好的选择性。通过层级结构诱导晶格氧的富集，进而提高材料敏感性能的途径可以为高性能气敏材料的制备提供新的思路。 （2）在交变的电磁场条件下合成了TiO2量子点掺杂的CuO/NiO复合材料。通过量子点的掺杂增加了材料表面的吸附位点，使得该材料对于H2S气体具有良好的气敏特性。在最佳工作温度为180℃的条件下对10ppmH2S气体的响应为57.14%，同时检测下限可达100ppb，且对于H2S气体表现出良好的选择性。 （3）采用低温前驱体水热法与高温烧结合成了MOFs衍生的CuO/NiO复合材料用于H2S检测，该材料在室温以及低温环境（4℃和-18℃）下对于H2S气体均具有良好的气敏特性。在最佳工作温度为180℃的条件下对于50ppbH2S气体的响应可达106%，同时该材料具有高选择性，其响应时间与恢复时间分别为115s与251s，检测下限为1ppb。低温前驱体水热法通过MOFs衍生物的形貌结构，使得材料获得更活跃的吸附位点，对于提高材料的气敏特性具有较好的指导意义。 （4）通过改进传感器的封装工艺，在已合成的敏感材料的基础上制作了平面型气敏传感器。采用该传感器对于肉类样本（猪肉与鱼肉）进行了检测，对肉类变质过程中产生的挥发性气体进行了测试与分析，研究了不同环境下肉类新鲜度随存储时间的变化。此外，通过引入信号调理电路，构建了一套小型化、便携式的肉类新鲜度检测系统，设计了一种基于半导体金属氧化物气敏传感器的快捷、高效以及无损化的肉类新鲜度检测方案。
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