摘要
单核细胞增生李斯特菌(单增李斯特菌)是一种危害性极大的食物性病原体，其广泛存在于人们日常生活环境中，会对人体健康造成较大危害，后果严重的甚至能够导致死亡；现有针对单增李斯特菌的检测方法不仅费时、费力，而且操作繁琐。针对单增李斯特菌，国际上公认其气体标志物为 3 羟基-2 丁酮(3H-2B)，因此，开发一种实时、快速、稳定可靠、操作简便且针对3H-2B气体的传感器就变得至关重要。在3H-2B气体检测方面，二氧化锡(SnO2)材料构筑的气敏传感器凭借其较低的工作温度和检测限、较高的响应值等优势，获得了广泛青睐。目前，基于 SnO2材料的气敏传感器在 3H-2B气体检测过程中还存在一些不足之处，例如：绝大多数合成的 SnO2材料缺乏新颖的介孔结构，传感器存在响应恢复时间较长、气体选择性较差等问题；本文中作者通过优化合成工艺成功制备出具有微孔/介孔结构的SnO2以及NiO-SnO2、SnO2:Ni复合材料，并对其气敏性能、气敏机理开展了研究，得到如下结果： (1) 首先，作者采用化学一锅法、通过添加模板(合成的相应产物命名为 RF-SH/SnO2)[或不添加模板(产物命名为 NP/SnO2)]方式使各原材料充分混合并自组装，并进行不同温度(100℃、200℃、300℃)条件下的干燥处理，然后进行氮气、空气气氛条件下退火以去除模板并最终获得SnO2产物。结果发现：当干燥温度为200℃时，合成的RF-SH/SnO2呈现微孔/介孔特征且孔洞形状良好；其比表面积由不添加模板方式合成的NP/SnO2材料的60.09 m2/g增至79.93 m2/g；针对10 ppm浓度的3H-2B气体，RF-SH/SnO2 200样品(干燥温度为200℃的样品)构筑的气敏传感器表现出较好的气敏性能，其最佳工作温度为170℃，响应值为10.94，响应/恢复时间为45/84 s，最低检测极限低至 100 ppb，同时具备良好的可重复性以及气体选择性；作者将其优异气敏性能归因于RF-SH/SnO2材料所具有的微孔/介孔结构，其提供了更多活性位点及气体快速传输通道。 (2) 其次，作者采用溶液浸泡法对上述具有微孔/介孔结构的 RF-SH/SnO2 200 材料进行NiO纳米颗粒表面修饰后最终获得NiO-SnO2 200 x复合材料(x=1、2.5、4和5.5， x%表示 Ni、Sn 两种元素的原子比)。结果表明：经 NiO 颗粒表面修饰后，NiO-SnO2 200 x材料的形貌和尺寸均未发生明显改变；其中，NiO-SnO2 200 4样品比表面积进一步增至89.17 m2/g；针对10 ppm浓度3H-2B气体，NiO-SnO2 200 4材料构筑的气敏传感器表现出较好的气敏性能，其最佳工作温度为170℃，响应值为16.12，响应/恢复时间为 40/62 s，对相同浓度乙醇气体的响应值之比(R3H-2B/REthanol)为 4.97，显示出较为优异的气体选择性以及良好的可重复性； (3) 最后，作者将镍源添加到前驱体溶液中，通过化学一锅法方法合成了 SnO2:Ni复合材料(Ni离子掺杂SnO2)；RF-SH/SnO2 200材料经Ni离子掺杂后，其气敏性能得到了不同程度的提升，其中SnO2:Ni 200 4(x=2、3、4和5，x%表示Ni、Sn两种元素的原子比)材料构筑的气敏传感器展现出最优异的气敏性能；针对10 ppm浓度3H-2B气体，其最佳工作温度从170℃降至150℃，响应值提升至14.62，响应时间也进一步降至34 s，并展现出优异的抗湿度特性；作者将传感器最佳工作温度的降低归因于SnO2:Ni 200 4材料内部氧空位的增多，这种氧空位的增多在降低气体吸附所需的活化能的同时，也使得复合材料具有更高的氧气吸收率。
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