【正文】 x）和標準參比電阻（R0）兩端，通過測量R0上的分壓U0來計算Rx阻值的變化，計算公式如下：通過A/D轉(zhuǎn)換卡將Rx阻值信號轉(zhuǎn)換成計算機可以識別的數(shù)字信息并輸入計算機中，特定的分析軟件便可以將Rx阻值信號的變化實時的表現(xiàn)并記錄下來。該測量系統(tǒng)可以準確、清晰、方便地顯示TiO2納米管對氣體的靈敏度、響應(yīng)時間和恢復(fù)時間等參數(shù)[39]。3．3 氫敏影響因素（1）測量溫度圖16 測量溫度對TiO2氣敏響應(yīng)的影響圖17 溫度對響應(yīng)時間的影響溫度決定著氣體在材料表面的吸附和脫附過程的相對速率，同時會影響敏感材料的晶格活化。如圖16隨著溫度的升高，氣體在材料表面的吸附和脫附過程的相對速率增大，同時敏感材料的活性增大，這樣氣體傳感器的敏感性能就有了提高。測量溫度對TiO2納米管H2傳感器敏感性能的影響非常明顯。不同測試溫度下，材料的靈敏度和響應(yīng)時間不同。Varghese O K等[23]的研究表明：如圖17隨著溫度的升高，TiO2納米管H2傳感器的靈敏度升高，響應(yīng)時間縮短。但他們同時發(fā)現(xiàn)，當測試溫度高于 300oC后，材料敏感性能的變化趨于平緩。有研究說明，二氧化鈦納米管陣列傳感器檢測氫氣的靈敏度隨著溫度的升高而提高, 在300℃以上, 內(nèi)徑為76 nm的氧化鈦納米管的電阻變化值達3個數(shù)量級 [ 12,23]。 圖18二氧化鈦納米管氫氣傳感器不同溫度下對1000ppm氫氣的響應(yīng)（2）材料形貌的影響Varghese O K等[32, 38]研究發(fā)現(xiàn)，TiO2納米管的結(jié)構(gòu)對氣體傳感器的敏感性能有很大影響。管徑分別為46和76nm的TiO2納米管的敏感特性如圖19所示。研究發(fā)現(xiàn)管徑較小的樣品具有較高的敏感度。研究[12,23]表明納米管內(nèi)徑小, 壁較厚的二氧化鈦納米管陣列傳感器表現(xiàn)出更高的靈敏度, 比如無論在室溫還是高溫條件下,納米管內(nèi)徑22 nm的傳感器靈敏度的是內(nèi)徑76nm傳感器的200倍。 μm, 管徑22~110 nm, 壁厚9~34 nm的二氧化鈦納米管陣列也在室溫下對低濃度氫氣有著良好的響應(yīng)[4]。室溫下,內(nèi)徑為30 nm的氧化鈦納米管構(gòu)建的氣敏傳感器響應(yīng) 1000ppm的氫氣時，其電阻增加 [40]。圖19 管徑分別為46和76nm的TiO2納米管的敏感特性（3）TiO2納米管長度對敏感性能的影響表3為TiO2納米管長度對敏感性能的影響，可見在表面沒有Pd催化劑的樣品中，長度大約為1μm的樣品具有最大的靈敏度。當長度繼續(xù)增大，靈敏度反而有所下降，同時響應(yīng)時間和恢復(fù)時間都會延長，這可能與氣體擴散到長的管內(nèi)需要較長時間有關(guān)。表3不同長度TiO2納米管樣品對H2靈敏度匯總（4）氣氛的影響氣體傳感器的使用環(huán)境中，往往存在其他的外來氣體。其中有些氣體也會在材料發(fā)生吸附和化學(xué)反應(yīng)等過程，引起不同程度的載流子注入和傳輸，從而干擾對目標氣體的檢測。另外檢測氣體的環(huán)境中，經(jīng)常會含有水蒸氣。而H2O在敏感材料表面上的吸附對檢測目標氣體的過程有一定的影響。在敏感材料表面的物理吸附水降低了TiO2納米管的基礎(chǔ)電阻；同時吸附水又降低了材料表面的活性，阻礙了材料對目標氣體的吸附，從而降低了氣體傳感器的靈敏度。如圖20所示，隨著相對濕度的增加，TiO2納米管對H2靈敏度不斷降低[40]。圖20 濕度對靈敏度的影響（5）表面改性在材料表面引入有催化活性中心的元素，可以提高氣體吸附作用及互相反應(yīng)速度，有利于載流子的釋放、傳輸及注入的輸運過程；對于敏感材料表面的修飾效果是明顯的，不僅可以提高對氣體檢測的靈敏度、選擇性，而且還能降低傳感器的測量溫度。Varghese O K等[28]的研究表明，當用熱蒸發(fā)法在TiO2納米管的表面鍍上一層10nm厚的Pd，并且將鉑片電極換成濺射法制備的鉑盤電極后，TiO2納米管H2傳感器的靈敏度從103升高到105，響應(yīng)時間僅為 10～20s。而且最重要的是，新設(shè)計的傳感器能夠在室溫工作。Pd能夠?qū)2分解為氫原子，帶活性的氫原子將Pd表面吸附的氧移除，并吸附在Pd表面，降低了Pd的功函數(shù)，導(dǎo)致金屬納米管界面上的勢壘高度降低，從而有助于傳感器靈敏度的升高[41]。4 展望二氧化鈦(TiO2)納米管陣列制備簡單、結(jié)構(gòu)特殊，是一種重要的無機功能材料，作為氫敏傳感器顯示出極大的應(yīng)用潛力并將得到進一步的應(yīng)用，通過對納米管陣列研究工作的進一步深入，特別是TiO2納米管陣列的形成機制，影響管徑、管長、管壁厚的因素，以及TiO2納米管的表面修飾改性等方面的進一步研究，如在管中裝入無機、有機、金屬或磁性納米粒子形成復(fù)合納米材料，有望產(chǎn)生一系列新的光電、電磁以及催化特性，將有望進一步改善TiO2納米管陣列的光電、電磁及催化特性并有利于在光催化降解污染物、各種傳感器如瓦斯傳感器、太陽能電池、生物體植人材料得到更廣泛的應(yīng)用。 參考文獻[1]寧成云,王玉強,鄭華德,譚幗馨,鄧春林,[J] .化學(xué)研究與應(yīng)用,2010,1,22(1):14~17[2]鄭青,周保學(xué),白晶,蔡偉民,[J].化學(xué)進展,2007, 1, 19(1), 117 ~122 [3]楊麗霞,羅勝聯(lián),蔡青云,等. 二氧化鈦納米管陣列的制備、性能及傳感應(yīng)用研究[J].科學(xué)通報, 2009, 54: 3605~3611[4]楊亮,[J].中國機械工程學(xué)會年會暨甘肅省學(xué)術(shù)年會文集, 2008,62l~622[5]Quan S,Zhao H,et ,2005,39：3770~3775[6] 谷翠萍,于錕,[J].安徽工程科技學(xué)院學(xué)報,2009,3,24(1) :10~13[7] Zhao J, Wang X, Chen R, et a1．Mater Lett．, 2005, 59：2329~23[8]Prida V M, Velez M H, Cenera M, et a1．Magnetism and Magnetic Mater.,2005,294：e69~e72 [9] Vagese O K,Paulose M,Grimes c A,et .,2005,5:1158~1165[10]Nakagawa H, Yamamoto N, Okazaki S, et al. A roomtemperature operated hydrogen leak sensor. Sens Actuators B, 2003, 93: 468~474[11] Vaghese O K,Mor G K,Grimes C A,et . Proc.,2005,828:117~125[12] Grimes C A, Ong K G, Varghese O K, et al. A sentinel sensor network for hydrogen sensing. Sensors, 2003, 3: 69~82[13] Chong S K F, Ramadan A B, Livesey E, et al. The use of a portable breath hydrogen analyser in screening for lactose intolerance in paediatric patients with chronic abdominal pain or chronic diarrhea