本申請(qǐng)要求于2014年7月15日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)62/024,924的優(yōu)先權(quán)，其在此通過引用整體并入。

引用并入

為了更全面地描述到本文所述發(fā)明的日期為止本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的狀況，本文引用的全部專利、專利申請(qǐng)和公開均在此通過引用整體并入。

背景技術(shù)：

氣體感測(cè)技術(shù)正用于廣泛的多種應(yīng)用，例如安全監(jiān)測(cè)、防衛(wèi)監(jiān)測(cè)、工藝監(jiān)測(cè)或空氣質(zhì)量控制。其他應(yīng)用(例如食品工業(yè)中的乙烯或生物胺感測(cè))可從氣體傳感器中獲益，然而，現(xiàn)有的傳感器技術(shù)不能滿足必需的要求。

用于檢測(cè)乙烯、生物胺或氨的現(xiàn)有方法具體地包括氣相色譜、光聲光譜以及電化學(xué)法和比色法。這些方法各自都有缺點(diǎn)和折衷，包括笨重、昂貴、復(fù)雜、體積大、靈敏性和選擇性受限、準(zhǔn)確性不足以及需要顯著的工作能耗和/或高度訓(xùn)練的技術(shù)人員來進(jìn)行分析。

化學(xué)電阻式傳感器(chemiresistive sensor)具有克服許多這些限制的潛力并且導(dǎo)致可稱重、多路復(fù)用、低成本、低功耗、便攜、高選擇性和高靈敏性的感測(cè)技術(shù)。為了成為一種用于實(shí)際應(yīng)用的可行技術(shù)，這些傳感器需要具有足夠的選擇性并且對(duì)期望的分析物具有足夠大的響應(yīng)。

之前，F(xiàn)ukushima等已描述了SWCNT和離子液體的糊劑的形成但是不含檢測(cè)劑分子并且沒有提及在感測(cè)方面的使用(Fukushima等，Science,300,2072-2074和US 7,531,114B2)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

公開了一種改善感測(cè)響應(yīng)的方法。描述了一種傳感器材料，其包含多個(gè)導(dǎo)電性碳質(zhì)納米材料顆粒；能夠與目標(biāo)分析物相互作用的檢測(cè)劑；和離子液體，其中多個(gè)導(dǎo)電性碳質(zhì)納米材料顆粒、檢測(cè)劑和離子液體組合形成糊劑。選擇離子液體以促進(jìn)分析物與糊劑相互作用，導(dǎo)致糊劑的導(dǎo)電率變化。

在一些實(shí)施方案中，碳質(zhì)納米材料顆粒為碳納米管。在另一些實(shí)施方案中，碳質(zhì)納米材料顆粒選自石墨粉、單層石墨烯、雙層石墨烯、多層石墨烯、還原石墨氧化物和碳黑粉。

在前述任一實(shí)施方案中，離子液體包含選自咪唑陽(yáng)離子、吡啶陽(yáng)離子、吡咯烷陽(yáng)離子、陽(yáng)離子及其組合的陽(yáng)離子。在另一些實(shí)施方案中，離子液體包含選自以下的陰離子：雙(三氟甲烷磺?；?酰亞胺(TFSI-)陰離子、雙(氟磺?；?酰亞胺(FSI-)陰離子、鹵化物陰離子、硝酸根陰離子、四氟硼酸根陰離子、六氟磷酸根陰離子、雙三氟甲磺酰亞胺(bistriflimide)陰離子、三氟甲磺酸根陰離子、甲苯磺酸根陰離子及其組合。在另一些實(shí)施方案中，離子液體包含選自甲酸根、烷基硫酸根、烷基磷酸根、羥乙酸根(glycolate)及其組合的非鹵化有機(jī)陰離子。在另一些實(shí)施方案中，離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺、1-丁基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺或1-己基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺。

在前述任一實(shí)施方案中，檢測(cè)劑共價(jià)結(jié)合至碳質(zhì)納米材料顆粒。在另一些實(shí)施方案中，其中檢測(cè)劑非共價(jià)結(jié)合至碳質(zhì)納米材料顆粒。在另一些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑限制在碳質(zhì)納米材料顆粒內(nèi)。

在前述任一實(shí)施方案中，檢測(cè)劑為小分子、聚合物或生物物質(zhì)。在另一些實(shí)施方案中，生物物質(zhì)包括肽、蛋白質(zhì)、DNA、RNA或PNA。

在前述任一實(shí)施方案中，檢測(cè)劑包含能夠結(jié)合在溶液、氣相或固相中的目標(biāo)分析物的官能團(tuán)。在一些實(shí)施方案中，官能團(tuán)選自硫醇基、醛基、酯基、羧酸基團(tuán)、羥基或其組合。

在前述任一實(shí)施方案中，檢測(cè)劑為富電子或貧電子部分；其中目標(biāo)分析物和檢測(cè)劑之間的相互作用包括靜電相互作用。

在前述任一實(shí)施方案中，檢測(cè)劑包含金屬或含金屬化合物。在一些實(shí)施方案中，目標(biāo)化合物和檢測(cè)劑之間的相互作用包括結(jié)合至金屬或含金屬化合物。在另一些實(shí)施方案中，含金屬化合物選自鈦鹽、銀鹽、鉑鹽、金鹽、鋁鹽、鎳鹽、鈀鹽和銅鹽。在另一些實(shí)施方案中，含金屬物質(zhì)包括銅鹽。在另一些實(shí)施方案中，含金屬物質(zhì)包括鈀鹽。

在一些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑選自PdCl₂、5,10,15,20-四苯基卟啉合鈷(III)高氯酸鹽([Co(tpp)]ClO₄)、3,6-二-2-吡啶基-1,2,4,5-四嗪及其組合。

在前述任一實(shí)施方案中，以3:1至1:10的重量比使碳質(zhì)納米材料顆粒與檢測(cè)劑混合。在一些實(shí)施方案中，以1:1至1:10的重量比使碳質(zhì)納米材料顆粒與檢測(cè)劑混合。

在前述任一實(shí)施方案中，使約0.1重量％至20重量％的碳質(zhì)納米材料顆粒與離子液體混合。在一些實(shí)施方案中，使約0.25重量％至10重量％的碳質(zhì)納米材料顆粒與離子液體混合。

在前述任一實(shí)施方案中，傳感器材料還包含粘度改性劑添加劑。在一些實(shí)施方案中，粘度改性劑添加劑選自低分子量溶劑、高分子量溶劑、增塑劑、乙二醇、四乙二醇、稀釋劑和礦物油。

在一個(gè)方面，裝置包括第一電極和第二電極；布置成與第一電極和第二電極電接觸的傳感器材料；其中傳感器材料包含根據(jù)上文所公開的任一實(shí)施方案的傳感器材料。

在一些實(shí)施方案中，裝置還包括與安培計(jì)或電壓計(jì)連接的電路以檢測(cè)形成傳感器材料的糊劑的導(dǎo)電率變化。

在一些實(shí)施方案中，第一電極和第二電極位于剛性基底上。在另一些實(shí)施方案中，剛性基底選自玻璃、聚合物材料和印刷電路板。

在一些實(shí)施方案中，第一電極和第二電極位于柔性基底上。在另一些實(shí)施方案中，柔性基底選自紙和聚合物材料。

在一些實(shí)施方案中，第一電極和第二電極為復(fù)雜電路的一部分。在另一些實(shí)施方案中，所述復(fù)雜電路為近場(chǎng)通信(NFC)芯片或射頻識(shí)別(RFID)芯片。

在一個(gè)方面，檢測(cè)分析物的方法包括：提供根據(jù)上文所公開任一實(shí)施方案的感測(cè)裝置；使傳感器材料暴露于環(huán)境中，其中傳感器材料的導(dǎo)電率變化指示分析物的存在；以及檢測(cè)傳感器材料的導(dǎo)電率變化。

在一些實(shí)施方案中，方法還包括將所檢測(cè)到的導(dǎo)電率變化無線傳輸至另一用于分析和儲(chǔ)存的裝置。在一些實(shí)施方案中，方法還包括通過無線射頻通信檢測(cè)分析物。在一些實(shí)施方案中，方法還包括檢測(cè)來自包括傳感器的射頻識(shí)別標(biāo)簽的輸出。

在一些實(shí)施方案中，分析物為蒸氣。

在一些實(shí)施方案中，分析物選自硫醇、酯、醛、醇、醚、烯烴、炔烴、酮、酸、堿及其組合。

在一些實(shí)施方案中，分析物為霉菌。

在一些實(shí)施方案中，分析物為乙烯、含氮?dú)怏w或胺。

在一些實(shí)施方案中，分析物為腐胺或尸胺。

在一些實(shí)施方案中，分析物的濃度為0至10％、0至5％、0至1％、0至1000ppm、0至100ppm、0至80ppm、0至50ppm、0至10ppm、0至5ppm、0至1ppm、0至0.5ppm、0至100ppb、0至50ppb或0至10ppb。

在一些實(shí)施方案中，傳感器材料在與分析物相互作用后還經(jīng)歷體積變化；并且方法包括檢測(cè)體積變化并從體積變化獲得關(guān)于分析物的信息。

在一些實(shí)施方案中，傳感器材料在與分析物相互作用之后還經(jīng)歷顏色變化；并且方法包括檢測(cè)顏色變化并且從顏色變化獲得關(guān)于分析物的信息。

在一些實(shí)施方案中，分析物與檢測(cè)劑相互作用以形成范德華相互作用、共價(jià)鍵、離子鍵、氫鍵或配價(jià)鍵。

在一些實(shí)施方案中，分析物與檢測(cè)劑經(jīng)由生物分子對(duì)之間的結(jié)合事件相互作用，其中生物分子為蛋白質(zhì)、核酸、糖蛋白、碳水化合物或激素。在另一些實(shí)施方案中，生物分子對(duì)選自抗體/肽對(duì)、抗體/抗原對(duì)、抗體片段/抗原對(duì)、抗體/抗原片段對(duì)、抗體片段/抗原片段對(duì)、抗體/半抗原對(duì)、酶/基質(zhì)對(duì)、酶/抑制劑對(duì)、酶/輔因子對(duì)、蛋白質(zhì)/基質(zhì)對(duì)、核酸/核酸對(duì)、蛋白質(zhì)/核酸對(duì)、肽/肽對(duì)、蛋白質(zhì)/蛋白質(zhì)對(duì)、小分子/蛋白質(zhì)對(duì)、谷胱甘肽/GST對(duì)、抗-GFP/GFP融合蛋白對(duì)、Myc/Max對(duì)、麥芽糖/麥芽糖結(jié)合蛋白對(duì)、碳水化合物/蛋白質(zhì)對(duì)、碳水化合物衍生物/蛋白質(zhì)對(duì)、金屬結(jié)合標(biāo)簽/金屬/螯合物、肽標(biāo)簽/金屬離子-金屬螯合物對(duì)、肽/NTA對(duì)、凝集素/碳水化合物對(duì)、受體/激素對(duì)、受體/效應(yīng)物對(duì)、互補(bǔ)核酸/核酸對(duì)、配體/細(xì)胞表面受體對(duì)、病毒/配體對(duì)、蛋白A/抗體對(duì)、蛋白G/抗體對(duì)、蛋白L/抗體對(duì)、Fc受體/抗體對(duì)、生物素/抗生物素蛋白對(duì)、生物素/鏈霉抗生物素蛋白對(duì)、藥物/靶標(biāo)對(duì)、鋅指/核酸對(duì)、小分子/肽對(duì)、小分子/蛋白質(zhì)對(duì)、小分子/靶標(biāo)對(duì)、碳水化合物/蛋白質(zhì)對(duì)(例如麥芽糖/麥芽糖結(jié)合蛋白(MBP))、小分子/靶標(biāo)對(duì)和金屬離子/螯合劑對(duì)。

在一個(gè)方面，制備傳感器材料的方法包括：提供多個(gè)導(dǎo)電性碳質(zhì)納米材料顆粒；提供選擇成與目標(biāo)分析物相互作用的檢測(cè)劑；提供離子液體；將多個(gè)導(dǎo)電性碳質(zhì)納米材料顆粒、檢測(cè)劑和離子液體混合以形成糊劑。

在一個(gè)方面，方法包括制備傳感器材料的方法，包括：提供多個(gè)導(dǎo)電性碳質(zhì)納米材料顆粒；提供選擇成與目標(biāo)分析物相互作用的檢測(cè)劑；提供離子液體；提供可與檢測(cè)劑和離子液體混溶的溶劑；將檢測(cè)劑和離子液體溶解在該溶劑中形成混合物；將多個(gè)導(dǎo)電性碳質(zhì)納米材料顆粒添加至該混合物中；以及使溶劑蒸發(fā)以形成包含多個(gè)導(dǎo)電性碳質(zhì)納米材料顆粒、檢測(cè)劑和離子液體的糊劑。

附圖說明

結(jié)合附圖，考慮以下詳細(xì)描述，本公開內(nèi)容的以上及其他目的和優(yōu)勢(shì)將更清楚，在附圖中相同的參考標(biāo)記始終是指相同的部分。

圖1示出了根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方案使用三種基本成分制成傳感器材料的示意圖；

圖2示出了使用根據(jù)本公開內(nèi)容的傳感器材料檢測(cè)分析物的裝置的示意圖；

圖3示出了使用SWCNT、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(BMIM)BF₄和5,10,15,20-四苯基卟啉合鈷(III)高氯酸鹽([Co(tpp)]ClO₄)的糊劑制造的傳感器的感測(cè)響應(yīng)，其中BMIM BF₄中的SWCNT含量為10重量％并且SWCNT相對(duì)[Co(tpp)]ClO₄的質(zhì)量比為1:1。箭頭表示暴露于40ppm乙烯100秒的開始。

圖4示出了使用SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄的糊劑制造的傳感器的感測(cè)響應(yīng)，其中BMIM BF₄中的SWCNT含量為10重量％并且[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的質(zhì)量比為4:1。箭頭表示暴露于40ppm乙烯300秒和600秒的開始。

圖5示出了使用SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄的糊劑在紙上制造的傳感器的感測(cè)響應(yīng)，其中BMIM BF₄中的SWCNT含量為5重量％并且[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的質(zhì)量比分別為10:1、5:1和1:1。箭頭表示暴露于40ppm乙烯100秒的開始。

圖6示出了使用以下制造的傳感器對(duì)40ppm乙烯的平均感測(cè)響應(yīng)：SWCNT和[Co(tpp)]ClO₄的懸浮液；涂覆有BMIM BF₄的[Co(tpp)]ClO₄和SWCNT的懸浮液；SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄的糊劑以及原始SWCNT的懸浮液。

圖7示出了使用以下制造的傳感器在傳感器制造四周之后對(duì)40ppm乙烯的初始響應(yīng)百分比：SWCNT和[Co(tpp)]ClO₄的懸浮液；涂覆有BMIM BF₄的[Co(tpp)]ClO₄和SWCNT的懸浮液以及SWCNT、BMIM BF4和[Co(tpp)]ClO₄的糊劑。

圖8示出了使用SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄的糊劑制造的傳感器的感測(cè)響應(yīng)，其中BMIM BF₄中的SWCNT含量為1重量％并且[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的質(zhì)量比為5:1。箭頭表示暴露于40ppm乙烯100秒的開始。

圖9示出了使用原始SWCNT的懸浮液制造的傳感器和由SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄的糊劑制造的傳感器對(duì)不同分析物的平均感測(cè)響應(yīng)。

圖10A示出了使用SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄的糊劑制造的傳感器的感測(cè)響應(yīng)，其中BMIM BF₄中的SWCNT含量為1重量％并且[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的質(zhì)量比為5:1。箭頭表示暴露于1ppm、2ppm和5ppm氨100秒的開始。

圖10B示出了在圖10A中記錄的平均感測(cè)響應(yīng)。

圖11A示出了使用SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄的糊劑制造的傳感器的感測(cè)響應(yīng)，其中BMIM BF₄中的SWCNT含量為1重量％并且[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的質(zhì)量比為5:1。箭頭表示暴露于2ppm、4ppm和8ppm尸胺100秒的開始。

圖11B示出了在圖11A中記錄的平均感測(cè)響應(yīng)。

圖12A示出了使用SWCNT、PdCl₂和以下三種類型離子液體的糊劑制造的傳感器的感測(cè)響應(yīng)：1-乙基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(乙基TFMS)、1-丁基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(丁基TFMS)、1-己基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(己基TFMS)。線表示暴露于80ppm乙烯500秒的開始和結(jié)束。

圖12B示出了在圖12A中記錄的平均感測(cè)響應(yīng)和由SWCNT和PdCl₂在異丙醇中的懸浮液通過滴涂(drop-casting)制造的傳感器的平均感測(cè)響應(yīng)。

圖12C示出了使用SWCNT、PdCl₂和BMIM BF₄的糊劑制造的傳感器和由SWCNT和PdCl₂在異丙醇中的懸浮液通過滴涂制造的傳感器對(duì)80ppm乙烯的感測(cè)響應(yīng)。線表示暴露于80ppm乙烯500秒的開始和結(jié)束。

圖13示出了使用SWCNT、PdCl₂和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(丁基HFP)的糊劑制造的傳感器對(duì)80ppm乙烯的感測(cè)響應(yīng)。線表示暴露于80ppm乙烯500秒的開始和結(jié)束。

圖14A示出了使用SWCNT、[Co(tpp)]ClO₄和以下三種類型的離子液體的糊劑制造的傳感器的感測(cè)響應(yīng)：l-乙基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺(乙基TFMS)、1-丁基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺(丁基TFMS)、1-己基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺(己基TFMS)。線表示暴露于80ppm乙烯500秒的開始和結(jié)束。

圖14B示出了在圖14A中記錄的平均感測(cè)響應(yīng)。

圖15示出了使用SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄的糊劑制造的傳感器的平均感測(cè)響應(yīng)和誤差，其中BMIM BF₄中的SWCNT含量為1重量％并且[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的質(zhì)量比為5:1。在制造工藝期間在不同時(shí)間施加感測(cè)材料。

圖16示出了使用SWCNT、BMIM BF₄和PdCl₂的糊劑制造的傳感器的感測(cè)響應(yīng)，其中BMIM BF₄中的SWCNT含量為0.25重量％并且PdCl₂相對(duì)SWCNT的質(zhì)量比為5:1。在制造工藝期間在不同時(shí)間施加感測(cè)材料。箭頭表示暴露于40ppm乙烯100秒的開始；以及

圖17示出了使用SWCNT、BMIM BF₄和PdCl₂的糊劑制造的傳感器的感測(cè)響應(yīng)，其中BMIM BF₄中的SWCNT含量為1重量％并且PdCl₂與SWCNT的質(zhì)量比為5:1。施加不同厚度的感測(cè)材料。箭頭表示暴露于40ppm乙烯100秒的開始。

具體實(shí)施方式

傳感器材料包含多個(gè)導(dǎo)電性碳質(zhì)納米材料顆粒；選擇成與目標(biāo)分析物相互作用的檢測(cè)劑；和離子液體，其中多個(gè)導(dǎo)電性碳質(zhì)納米材料顆粒、檢測(cè)劑和離子液體組合以形成糊劑。而且，分析物可擴(kuò)散到糊劑中以與檢測(cè)劑相互作用以改變糊劑的導(dǎo)電率。

圖1示出了傳感器材料的組分。碳質(zhì)納米材料101與檢測(cè)劑102和離子液體103組合以形成糊劑104。

在某些實(shí)施方案中，碳質(zhì)納米材料顆粒101為碳納米管。在一些實(shí)施方案中，碳納米管為單壁納米管。在一些實(shí)施方案中，碳納米管為多壁納米管。在一些實(shí)施方案中，碳納米管為雙壁納米管。在一些實(shí)施方案中，碳質(zhì)納米材料顆粒101選自石墨粉、單層石墨烯、雙層石墨烯、多層石墨烯、還原石墨氧化物和碳黑粉。

在某些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102可為可與分析物相互作用和/或?qū)χ車橘|(zhì)或環(huán)境的變化作出響應(yīng)的任意部分，并且可以以多種不同構(gòu)造并入到裝置中。例如，檢測(cè)劑102可為小分子、聚合物、生物物質(zhì)等。在一些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑可包括離子物質(zhì)(例如鹽)。在一些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102可包括中性物質(zhì)。在一些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102可為有機(jī)物質(zhì)、有機(jī)金屬物質(zhì)或無機(jī)物質(zhì)。在某些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102可通過共價(jià)鍵與碳質(zhì)納米材料顆粒連接。在某些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102可通過非共價(jià)鍵與碳質(zhì)納米材料顆粒連接。在某些其他實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102可基本上包含(例如，分散)碳質(zhì)納米材料顆粒內(nèi)，并且可不與碳質(zhì)納米材料顆粒形成共價(jià)鍵。

在一些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102可包含能夠與介質(zhì)(例如溶液、氣相、固相)中的另一生物分子或化學(xué)分子結(jié)合的生物基團(tuán)或化學(xué)基團(tuán)。例如，檢測(cè)劑102可包含如硫醇基、醛基、酯基、羧酸基團(tuán)、羥基等的官能團(tuán)，其中官能團(tuán)與分析物形成鍵。在一些情況下，檢測(cè)劑102可為富電子或貧電子部分，其中分析物和檢測(cè)劑之間的相互作用包括靜電相互作用。在一些實(shí)施方案中，分析物和檢測(cè)劑102之間的相互作用包括與金屬或含金屬部分的結(jié)合。

在一些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102可為含金屬物質(zhì)。例如，物質(zhì)可為包括金屬鹽的含金屬物質(zhì)。在一些實(shí)施方案中，金屬鹽為過渡金屬鹽或絡(luò)合物。金屬鹽的一些實(shí)例包括，但不限于，TiO₂、TiCl₄及其他鈦鹽；AgCl、AgPF₆、Ag(OCOCF₃)、Ag(SO₃CF₃)及其他銀鹽；PtCl₂及其他鉑鹽；Au₂Cl₆及其他金鹽；Al(OEt)₃及其他鋁鹽；Ni(SO₃CF₃)₂、NiCl₂及其他鎳鹽；以及Cu(SO₃CF₃)及其他銅鹽。在一些實(shí)施方案中，物質(zhì)可為含銅物質(zhì)。在一些實(shí)施方案中，含銅物質(zhì)為鹽，例如Cu(II)鹽。在一些實(shí)施方案中，物質(zhì)可為含鈀物質(zhì)。在一些實(shí)施方案中，含鈀物質(zhì)為鹽，例如Pd(II)鹽。具體含金屬物質(zhì)的一些實(shí)例包括但不限于PdCl₂。在某些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102包含5,10,15,20-四苯基卟啉合鈷(III)高氯酸鹽([Co(tpp)]ClO₄)、3,6-二-2-吡啶基-1,2,4,5-四嗪及其組合。

在某些實(shí)施方案中，上述檢測(cè)劑的組合用于形成待用作傳感器材料的糊劑。例如，可將PdCl₂和銅鹽組合以用作用于檢測(cè)乙烯的檢測(cè)劑102。

根據(jù)本公開內(nèi)容，可使用任意的已知離子液體作為離子液體103。在另一些實(shí)施方案中，離子液體103包含選自咪唑陽(yáng)離子、吡啶陽(yáng)離子、吡咯烷陽(yáng)離子、陽(yáng)離子及其組合的陽(yáng)離子。在另一些實(shí)施方案中，離子液體103包含選自以下的陰離子：雙(三氟甲烷磺?；?酰亞胺(TFSI-)陰離子、雙(氟磺?；?酰亞胺(FSI-)陰離子、鹵化物陰離子、硝酸根陰離子、四氟硼酸根陰離子、六氟磷酸根陰離子、雙三氟甲磺酰亞胺陰離子、三氟甲磺酸根陰離子、甲苯磺酸根陰離子及其組合。在另一些實(shí)施方案中，離子液體103包含選自甲酸根、烷基硫酸根、烷基磷酸根、羥乙酸根及其組合的非鹵化有機(jī)陰離子。在某些實(shí)施方案中，離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺、1-丁基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺或1-己基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺。

在一些實(shí)施方案中，以3:1至1:10的重量比使碳質(zhì)納米材料顆粒101與檢測(cè)劑102混合。在某些實(shí)施方案中，碳質(zhì)納米材料顆粒101相對(duì)檢測(cè)劑102的重量比為1:1。在某些其他實(shí)施方案中，碳質(zhì)納米材料顆粒101相對(duì)檢測(cè)劑102的重量比為1:5。在某些其他實(shí)施方案中，碳質(zhì)納米材料顆粒101相對(duì)檢測(cè)劑102的比為1:10。

在一些實(shí)施方案中，使約0.1重量％至20重量％的碳質(zhì)納米材料顆粒101與離子液體103混合。在另一些實(shí)施方案中，使約0.25重量％至20重量％的碳質(zhì)納米材料顆粒101與離子液體103混合。在一些實(shí)施方案中，使約1重量％至20重量％的碳質(zhì)納米材料顆粒101與離子液體103混合。在另一些實(shí)施方案中，使約5重量％至20重量％的碳質(zhì)納米材料顆粒101與離子液體103混合。在另一些實(shí)施方案中，使約10重量％至20重量％的碳質(zhì)納米材料顆粒101與離子液體103混合。在另一些實(shí)施方案中，使約0.25重量％至10重量％的碳質(zhì)納米材料顆粒101與離子液體103混合。在一些實(shí)施方案中，使約1重量％至10重量％的碳質(zhì)納米材料顆粒101與離子液體103混合。在另一些實(shí)施方案中，使約5重量％至10重量％的碳質(zhì)納米材料顆粒101與離子液體103混合。

在一些實(shí)施方案中，碳質(zhì)納米材料顆粒101以0.1重量％至20重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，碳質(zhì)納米材料顆粒101以0.1重量％至15重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，碳質(zhì)納米材料顆粒101以1重量％至15重量％存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，碳質(zhì)納米材料顆粒101以5重量％至15重量％的范圍存在于糊劑中。

在另一些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102以0.05重量％至65重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102以0.05重量％至45重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102以0.05重量％至15重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102以0.1重量％至65重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102以0.1重量％至45重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102以0.1重量％至15重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102以0.1重量％至15重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102以5重量％至65重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，檢測(cè)劑102以5重量％至45重量％的范圍存在于糊劑中。

在另一些實(shí)施方案中，離子液體103以20重量％至99.5重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，離子液體103以20重量％至75重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，離子液體103以20重量％至45重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，離子液體103以25重量％至99.5重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，離子液體103以25重量％至75重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，離子液體103以25重量％至45重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，離子液體103以30重量％至99.5重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，離子液體103以30重量％至75重量％的范圍存在于糊劑中。在另一些實(shí)施方案中，離子液體103以30重量％至45重量％的范圍存在于糊劑中。

在一些實(shí)施方案中，傳感器材料還包含調(diào)節(jié)用于多種不同應(yīng)用的糊劑的物理特性的添加劑，例如粘度改性劑。合適的粘度改性劑可為粘度增強(qiáng)劑或粘度降低劑。一些合適的粘度改性劑包括但不限于，低分子量溶劑和高分子量溶劑、增塑劑、乙二醇、四乙二醇、稀釋劑、礦物油等。

可使用任何已知混合技術(shù)來使用傳感器材料的組分形成糊劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，通過球磨進(jìn)行混合，其中添加所有組分并研磨指定持續(xù)時(shí)間以形成均勻的糊劑。在另一些實(shí)施方案中，通過球磨進(jìn)行混合，其中添加一些組分并研磨指定的持續(xù)時(shí)間以形成均勻的糊劑，隨后在一個(gè)或多個(gè)步驟中添加另外的組分并另外混合。在另一些實(shí)施方案中，使用攪拌器進(jìn)行成分的混合。在另一些實(shí)施方案中，用研缽和杵進(jìn)行成分的混合。

在一個(gè)方面，裝置包括第一電極和第二電極；布置成與第一電極和第二電極電接觸的傳感器材料，其中傳感器材料包含多個(gè)碳質(zhì)納米材料顆粒、選擇成與目標(biāo)分析物選擇性相互作用的檢測(cè)劑；和離子液體。使多個(gè)導(dǎo)電性碳質(zhì)納米材料顆粒、檢測(cè)劑和離子液體混合在一起形成糊劑；并且分析物可擴(kuò)散到糊劑中以與檢測(cè)劑相互作用以改變糊劑的導(dǎo)電率。裝置還包括能夠檢測(cè)糊劑的導(dǎo)電率變化的電路以檢測(cè)關(guān)于分析物的信息。

圖2示出了使用根據(jù)本公開內(nèi)容的傳感器材料檢測(cè)分析物的裝置的示意圖。裝置200包括第一電極201和第二電極202以及與第一電極和第二電極電接觸的包含碳質(zhì)納米材料顆粒、檢測(cè)劑和離子液體的傳感器材料。使第一電極201和第二電極202連接以形成具有能夠測(cè)量傳感器材料203的導(dǎo)電率的組件的電路204。

在另一個(gè)方面，檢測(cè)分析物的方法包括：提供第一電極和第二電極；提供布置成與第一電極和第二電極電接觸的傳感器材料；其中傳感器材料包含多個(gè)碳質(zhì)納米材料顆粒、選擇成與目標(biāo)分析物選擇性相互作用的檢測(cè)劑；離子液體，其中使多個(gè)碳質(zhì)納米材料顆粒、檢測(cè)劑和離子液體混合在一起以形成糊劑。糊劑中的檢測(cè)劑可與分析物相互作用以改變傳感器材料的導(dǎo)電率。方法還包括將傳感器材料暴露于分析物，其中暴露于分析物改變傳感器材料的導(dǎo)電率；以及檢測(cè)傳感器材料的導(dǎo)電率變化以收集關(guān)于分析物的信息。

在一些實(shí)施方案中，第一電極和第二電極位于剛性基底(例如玻璃、聚合物材料)上。在另一些實(shí)施方案中，第一電極和第二電極位于印刷電路板上。在另一些實(shí)施方案中，第一電極和第二電極位于柔性基底上。在一些實(shí)施方案中，柔性基底為紙。在另一些實(shí)施方案中，柔性基底為聚合物材料。在一些實(shí)施方案中，第一電極和第二電極印刷在柔性基底上。電極的印刷可采用本領(lǐng)域已知的任何常見技術(shù)來進(jìn)行。這些技術(shù)為但不限于，絲網(wǎng)印刷、膠版印刷、凹版印刷、木版印刷、噴墨印刷、凸版印刷、移印和雕刻印刷(intaglio)。

在一些實(shí)施方案，第一電極201和第二電極202為復(fù)雜電路的一部分，所述復(fù)雜電路例如近場(chǎng)通信(NFC)或射頻識(shí)別(RFID)芯片。

在某些實(shí)施方案中，分析物為蒸氣或氣體。在一些實(shí)施方案中，分析物選自硫醇、酯、醛、醇、醚、烯烴、炔烴、酮、酸、堿及其組合。在另一些實(shí)施方案中，分析物為霉菌。在另一些實(shí)施方案中，分析物為乙烯。在一些實(shí)施方案中，分析物為含氮?dú)怏w。在某些實(shí)施方案中，分析物為胺。在某些實(shí)施方案中，分析物為腐胺或尸胺。

在一些實(shí)施方案中，分析物的濃度為0至10％、10ppm至10％、100ppm至10％、1000ppm至10％、1％至10％或5％至10％。在另一些實(shí)施方案中，分析物的濃度為0至5％、10ppm至5％、100ppm至5％、1000ppm至5％、1％至5％或2％至5％。在另一些實(shí)施方案中，分析物的濃度為在0至1％、10ppb至1％、100ppb至1％、1ppm至1％或10ppm至1％。在另一些實(shí)施方案中，分析物的濃度為0至1000ppm、10ppb至1000ppm、100ppb至1000ppm、1ppm至1000ppm或10ppm至1000ppm。在另一些實(shí)施方案中，分析物的濃度為0至100ppm、10ppb至100ppm、100ppb至100ppm、1ppm至100ppm或10ppm至100ppm。在另一些實(shí)施方案中，分析物的濃度為0至80ppm、10ppb至80ppm、100ppb至80ppm、1ppm至80ppm或10ppm至80ppm。在另一些實(shí)施方案中，分析物的濃度為0至50ppm、10ppb至50ppm、100ppb至50ppm、1ppm至50ppm或10ppm至50ppm。在另一些實(shí)施方案中，分析物的濃度為0至10ppm、10ppb至10ppm、100ppb至10ppm或1ppm至10ppm。在一些實(shí)施方案中，分析物的濃度為0至1ppm、10ppb至1ppm或100ppb至1ppm。在另一些實(shí)施方案中，分析物的濃度為0至0.5ppm、10ppb至0.5ppm或100ppb至0.5ppm。在另一些實(shí)施方案中，分析物的濃度為0至100ppb或10ppb至100ppb。在另一些實(shí)施方案中，分析物的濃度為0至50ppb或10ppb至50ppb。在另一些實(shí)施方案中，分析物的濃度為0至10ppb。

分析物與用于形成傳感器材料203的糊劑104中檢測(cè)劑102之間的相互作用可包括形成鍵，例如共價(jià)鍵(如碳-碳、碳-氧、氧-硅、硫-硫、磷-氮、碳-氮、金屬-氧或其他共價(jià)鍵)、離子鍵、氫鍵(如例如在羥基、胺基、羧基、硫醇基和/或類似官能團(tuán)之間)、配價(jià)鍵(如金屬離子和單齒或多齒配體之間的絡(luò)合或螯合)等。相互作用還可包括范德華相互作用。在一個(gè)實(shí)施方案中，相互作用包括與分析物形成共價(jià)鍵。在一些情況下，裝置和分析物之間的相互作用可包括反應(yīng)，例如電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)。在另一些實(shí)施方案中，物質(zhì)和/或其他裝置組件可在周圍環(huán)境改變(例如溫度改變)之后經(jīng)歷化學(xué)或物理轉(zhuǎn)變以從裝置產(chǎn)生可確定的信號(hào)。

用于形成傳感器材料203的糊劑104中的檢測(cè)劑102與分析物還可通過生物分子對(duì)之間的結(jié)合事件來相互作用，所述生物分子包括蛋白質(zhì)、核酸、糖蛋白、碳水化合物、激素等。具體實(shí)例包括抗體/肽對(duì)、抗體/抗原對(duì)、抗體片段/抗原對(duì)、抗體/抗原片段對(duì)、抗體片段/抗原片段對(duì)、抗體/半抗原對(duì)、酶/基質(zhì)對(duì)、酶/抑制劑對(duì)、酶/輔因子對(duì)、蛋白質(zhì)/基質(zhì)對(duì)、核酸/核酸對(duì)、蛋白質(zhì)/核酸對(duì)、肽/肽對(duì)、蛋白質(zhì)/蛋白質(zhì)對(duì)、小分子/蛋白質(zhì)對(duì)、谷胱甘肽/GST對(duì)、抗-GFP/GFP融合蛋白對(duì)、Myc/Max對(duì)、麥芽糖/麥芽糖結(jié)合蛋白對(duì)、碳水化合物/蛋白質(zhì)對(duì)、碳水化合物衍生物/蛋白質(zhì)對(duì)、金屬結(jié)合標(biāo)簽/金屬/螯合物、肽標(biāo)簽/金屬離子-金屬螯合物對(duì)、肽/NTA對(duì)、凝集素/糖類對(duì)、受體/激素對(duì)、受體/效應(yīng)物對(duì)、互補(bǔ)核酸/核酸對(duì)、配體/細(xì)胞表面受體對(duì)、病毒/配體對(duì)、蛋白A/抗體對(duì)、蛋白G/抗體對(duì)、蛋白L/抗體對(duì)、Fc受體/抗體對(duì)、生物素/抗生物素蛋白對(duì)、生物素/鏈霉抗生物素蛋白對(duì)、藥物/靶標(biāo)對(duì)、鋅指/核酸對(duì)、小分子/肽對(duì)、小分子/蛋白質(zhì)對(duì)、小分子/靶標(biāo)對(duì)、碳水化合物/蛋白質(zhì)對(duì)(例如麥芽糖/MBP(麥芽糖結(jié)合蛋白))、小分子/靶標(biāo)對(duì)和金屬離子/螯合劑對(duì)。物質(zhì)的具體非限制性實(shí)例包括肽、蛋白質(zhì)、DNA、RNA、PNA。

在一些實(shí)施方案中，分析物可與傳感器材料203接觸或者可設(shè)置成足夠接近傳感器材料203，或可滲入到傳感器材料203的內(nèi)部部分以與糊劑104相互作用。在一些實(shí)施方案中，傳感器材料在與分析物相互作用之后可發(fā)生體積或尺寸變化(例如增加、減小)。例如，在吸收分析物之后，裝置的組分可“溶脹”，其中體積的變化可導(dǎo)致裝置的特性變化。在一些實(shí)施方案中，分析物可引起傳感器材料203的顏色變化。

本申請(qǐng)人驚訝地發(fā)現(xiàn)檢測(cè)劑與碳質(zhì)納米材料顆粒的組合以及將該組合包含在使用離子液體形成的糊劑中提供意想不到且有利的特性。這些特性為但不限于，顯著改善對(duì)分析物存在的響應(yīng)信號(hào)、延長(zhǎng)傳感器的使用壽命、提高靈敏性、降低檢測(cè)界限和增強(qiáng)選擇性。這些有利特性涵蓋傳感器的多個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)并且因此代表顯著的進(jìn)步。

本申請(qǐng)人還驚訝地發(fā)現(xiàn)：與缺少離子液體載體和/或不呈糊劑形式的組合物相比，上述糊劑對(duì)于感測(cè)分析物提供更強(qiáng)的靈敏性。由于分析物需要擴(kuò)散到糊劑中并且與檢測(cè)劑相互作用以改變特性(例如電學(xué)特性)以產(chǎn)生可被檢測(cè)和分析以用于分析物檢測(cè)的信號(hào)，因此本領(lǐng)域技術(shù)人員預(yù)期這樣的傳感器在靈敏性和選擇性方面的性能會(huì)顯著降低。而且，預(yù)期由于離子液體的極化特性，檢測(cè)劑具有與碳質(zhì)納米材料顆粒分離的趨勢(shì)和表現(xiàn)出對(duì)離子液體的選擇性親和力。為此，傳感器的性能可受到嚴(yán)重?fù)p害。意想不到地且與通常見解相反地，本申請(qǐng)人已經(jīng)確定這不僅是可行的而且所得傳感器材料提供增強(qiáng)的特性，如下文所討論的。本申請(qǐng)人推測(cè)離子液體與碳質(zhì)納米顆粒表面的相互作用導(dǎo)致碳質(zhì)納米顆粒解散并且因此增加可用的碳質(zhì)納米顆粒表面積。結(jié)果，檢測(cè)劑可更容易地與碳質(zhì)納米顆粒相互作用并且檢測(cè)劑-分析物的相互作用導(dǎo)致對(duì)碳質(zhì)納米顆?；蛱假|(zhì)納米顆粒網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)電率的作用增強(qiáng)。

在不受理論束縛的情況下，認(rèn)為與離子液體共混改善檢測(cè)劑和碳質(zhì)納米材料顆粒的分散，從而增加暴露的表面積。而且，與預(yù)期表現(xiàn)相反，離子液體的存在不妨礙分析物與檢測(cè)劑和碳質(zhì)納米材料顆粒的相互作用。

例示性實(shí)施例

材料與測(cè)量

單壁碳納米管(SWCNT)、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(97％，BMIM BF₄)、1-乙基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(97％，乙基TFMS)、1-丁基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(98％，丁基TFMS)、1-己基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(98％，己基TFMS)和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(97％，丁基HFP)、尸胺(>97％)、異丙醇(>99％)、鄰-二氯苯(無水)、氯化鈀(II)和3,6-二-2-吡啶基-l,2,4,5-四嗪購(gòu)自Sigma-Aldrich并且按原樣使用。檢測(cè)劑5,10,15,20-四苯基卟啉合鈷(III)高氯酸鹽([Co(tpp)]ClO₄)按照文獻(xiàn)步驟(Sugimoto等,Bull.Chem.Soc.Jpn.,54,3425-3432)合成。分析物(氮?dú)庵械?％乙烯氣體(1.0001體積％±2％)和氮?dú)庵械?％氨氣體(0.9979％±2％))和載體氣體干燥氮?dú)鈴腁irGas獲得。

為了確定裝置的感測(cè)能力，在分析物暴露之后監(jiān)測(cè)傳感器的導(dǎo)電率變化。使用PalmSens EmStat-MUX(PalmSens BV)來進(jìn)行感測(cè)測(cè)量。將裝置放置于定制的聚四氟乙烯殼體中，該殼體由氣流的進(jìn)口/出口和用于使傳感器暴露于分析物的氣體室組成。通過64針I(yè)C測(cè)試夾頭(3M)使裝置連接至穩(wěn)壓器。使用Sierra Instruments氣體混合器系統(tǒng)、kin-tek氣體發(fā)生器、由注射泵組成的定制設(shè)備或由蠕動(dòng)泵組成的定制設(shè)備通過使分析物與氮?dú)狻⒖諝饣蚣訚竦獨(dú)饣旌蟻懋a(chǎn)生不同濃度的分析物。

傳感器材料通過以下兩種不同方法施加至裝置：1)使用金屬刮刀施加或2)使用絲網(wǎng)印刷模擬法。絲網(wǎng)印刷模擬法通過將掩模置于整個(gè)裝置上來進(jìn)行。掩模在電極之間的空間上具有激光切割的洞。將傳感器材料鋪展在孔上，并使用刀片刮擦以提供均勻的厚度。材料的厚度根據(jù)使用不同厚度的掩模而改變。

實(shí)施例1

以下實(shí)施例描述了由具有作為用于分析物檢測(cè)劑的[Co(tpp)]ClO₄的SWCNT-BMIM BF₄糊劑構(gòu)成的傳感器的制造和測(cè)量。

通過使用研缽和杵研磨SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄ 10分鐘制備糊劑。糊劑的組成為在BMIM BF₄中的10重量％SWCNT和[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的1:1質(zhì)量比。通過使用熱蒸發(fā)器(Mill Lane Engineering，EV-2000)將具有1mm電極間隙的金電極圖案沉積到載玻片上來制造基底。電極圖案使用陰影掩模并鋪層10nm的鉻，然后100nm的金來制作。通過使用金屬刮刀將糊劑置于電極之間來制造傳感器。添加另外的糊劑直到對(duì)于每個(gè)傳感器在電極之間的傳感器材料的電阻為7kΩ至30kΩ。

為了確定裝置的感測(cè)能力，使用在“材料和測(cè)量”中描述的方法在暴露于分析物之后監(jiān)測(cè)傳感器的導(dǎo)電率變化。使傳感器交替地暴露于分析物(在氮?dú)庵械?0ppm乙烯)和載體氣體氮?dú)獬掷m(xù)三個(gè)循環(huán)。圖3示出了使用SWCNT、BMIMBF₄和[Co(tpp)]ClO₄的糊劑制造的傳感器的感測(cè)響應(yīng)，其中BMIM BF₄中的SWCNT含量為10重量％并且SWCNT相對(duì)[Co(tpp)]ClO₄的質(zhì)量比為1:1。箭頭表示暴露于40ppm乙烯100秒的開始。傳感器的平均感測(cè)響應(yīng)確定為0.94％。

實(shí)施例2

以下實(shí)施例描述了由3,6-二-2-吡啶基-l,2,4,5-四嗪糊劑在柔性紙裝置上構(gòu)成的傳感器的制造和測(cè)量。

通過使用研缽和杵研磨SWCNT和BMIM BF₄制備糊劑。然后添加3,6-二-2-吡啶基-l,2,4,5-四嗪以得到4:1質(zhì)量比(四嗪:SWCNT)并混合組分。通過使用熱蒸發(fā)器(Mill Lane Engineering，EV-2000)將具有1mm電極間隙的金電極圖案沉積到稱重紙上來制造基底。電極圖案使用陰影掩模并且鋪層10nm的鉻然后100nm的金來制作。通過使用金屬刮刀將糊劑置于電極之間制造傳感器。添加另外的糊劑直到對(duì)于每個(gè)傳感器在電極之間的傳感器材料電阻為1kΩ至4kΩ。

為了確定裝置的感測(cè)能力，用在“材料和測(cè)量”中描述的方法在暴露于分析物之后監(jiān)測(cè)傳感器的導(dǎo)電率變化。使傳感器交替地暴露于分析物(在氮?dú)庵械?0ppm乙烯)分別300秒和600秒，和氮?dú)?。圖4示出了使用SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄的糊劑制造的傳感器的感測(cè)響應(yīng)，其中BMIM BF₄中的SWCNT含量為10重量％并且[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的質(zhì)量比為4:1。箭頭表示暴露于40ppm乙烯300秒和600秒的開始。在暴露300秒的情況下，感測(cè)響應(yīng)確定為0.96％，而在暴露600秒的情況下為1.0％，而且為幾乎不可逆的響應(yīng)。

實(shí)施例3

以下實(shí)施例描述了在紙裝置上的[Co(tpp)]ClO₄糊劑傳感器的制造和測(cè)量。

通過用瑪瑙研缽和杵研磨SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄ 10分鐘制備糊劑。制備了三種在BMIM BF₄中的5重量％SWCNT的糊劑：[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的1:1、5:1和10:1質(zhì)量比。通過使用熱蒸發(fā)器(Mill Lane Engineering，EV-2000)將具有1mm電極間隙的金電極圖案沉積到稱重紙上來制造基底。電極圖案使用陰影掩模并且鋪層10nm的鉻然后100nm的金來制作。通過使用金屬刮刀將糊劑置于電極之間制造傳感器。添加另外的糊劑直到對(duì)于每個(gè)傳感器在電極之間的傳感器材料的電阻為7kΩ至30kΩ。

為了確定裝置的感測(cè)能力，用在“材料和測(cè)量”中描述的方法在暴露于分析物之后監(jiān)測(cè)傳感器的導(dǎo)電率變化。使傳感器交替地暴露于分析物(在氮?dú)庵械?0ppm乙烯)和載體氣體氮?dú)獬掷m(xù)三個(gè)循環(huán)。

圖5示出了使用SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄的糊劑在紙上制造的傳感器的感測(cè)響應(yīng)，其中BMIM BF₄中的SWCNT含量為5重量％并且[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的質(zhì)量比分別為10:1、5:1和1:1。箭頭表示暴露于40ppm乙烯100秒的開始。1:1質(zhì)量比糊劑的平均感測(cè)響應(yīng)為1.7％，而5:1和10:1糊劑較低，分別為平均0.24％和0.33％。

該結(jié)果表明隨著傳感器材料的量增加，傳感器響應(yīng)增加。然而，因?yàn)榭傁到y(tǒng)的導(dǎo)電率由于導(dǎo)電性碳質(zhì)納米材料顆粒(例如碳納米管)的減少而將變得微不足道，預(yù)料到這樣的閾值：在閾值之后檢測(cè)劑量的另外增加將不會(huì)產(chǎn)生成比例的響應(yīng)增加。

實(shí)施例4

以下實(shí)施例描述了以下三種類型傳感器的制造和測(cè)量：1)SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄層；2)BMIM BF₄鋪層在SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄層上和3)SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄糊劑。

通過使用熱蒸發(fā)器(Mill Lane Engineering，EV-2000)將具有1mm電極間隙的金電極圖案沉積到在載玻片上來制造基底。電極圖案使用陰影掩模并且鋪層10nm的鉻然后100nm的金來制作。

通過滴涂包含SWCNT和[Co(tpp)]ClO₄的懸浮液制備SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄傳感器。該懸浮液通過將[Co(tpp)]ClO₄([Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的10:1質(zhì)量比)和0.25mg/mL SWCNT在鄰-二氯苯中聲波處理1分鐘來制備。滴涂懸浮液直到每個(gè)傳感器的電阻為7kΩ至10kΩ。在每個(gè)連續(xù)的懸浮液滴涂之間，真空干燥裝置直到溶劑完全除去。

通過滴涂SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄懸浮液直到每個(gè)傳感器的電阻為2kΩ至5kΩ來制備由在SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄層上的BMIM BF₄層構(gòu)成的傳感器。在每個(gè)滴涂之間，真空干燥裝置直到溶劑完全除去。將在甲醇中的10mg/mL BMIM BF₄溶液滴涂(1μL每滴)到SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄層上。真空干燥裝置以除去甲醇。

通過使用瑪瑙研缽和杵研磨SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄20分鐘制備[Co(tpp)]ClO₄糊劑傳感器。糊劑組成為在BMIM BF₄中的1重量％SWCNT以及[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的5:1質(zhì)量比。通過使用金屬刮刀將糊劑置于電極之間制造傳感器。添加另外的糊劑直到對(duì)于每個(gè)傳感器在電極之間的傳感器材料的電阻為7kΩ至30kΩ。

另外地，通過滴涂SWCNT在鄰-二氯苯中的懸浮液來制造原始SWCNT傳感器。該懸浮液通過將SWCNT(0.25mg/mL)在鄰-二氯苯中聲波處理1分鐘制備。滴涂懸浮液直到每個(gè)傳感器的電阻為7kΩ至10kΩ。在每個(gè)連續(xù)的懸浮液滴涂之間，真空干燥裝置直到溶劑完全除去。

為了確定裝置的感測(cè)能力，用在“材料和測(cè)量”中描述的方法在暴露于分析物之后監(jiān)測(cè)傳感器的導(dǎo)電率變化。使傳感器交替地暴露于分析物(在氮?dú)庵械?0ppm乙烯)和載體氣體氮?dú)獬掷m(xù)三個(gè)循環(huán)。圖6示出了使用以下制造的傳感器對(duì)40ppm乙烯的平均感測(cè)響應(yīng)：SWCNT和[Co(tpp)]ClO₄的懸浮液；涂覆有BMIM BF₄的SWCNT和[Co(tpp)]ClO₄的懸浮液；SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄的糊劑和原始SWCNT的懸浮液。

單層SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄傳感器的平均感測(cè)響應(yīng)為0.13％。BMIM BF₄涂覆的SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄傳感器具有平均1.3％的響應(yīng)，因此與未經(jīng)涂覆的SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄傳感器相比，改善了十倍。在40ppm下[Co(tpp)]ClO₄糊劑傳感器具有平均2.5％的響應(yīng)，與BMIM BF₄涂覆的傳感器相比，改善了兩倍，而與未經(jīng)涂覆的SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄傳感器相比，提高了二十倍。

如以上所討論的，該意想不到的信號(hào)提高歸因于檢測(cè)劑和碳納米管在離子液體糊劑中改善的分散。如本申請(qǐng)人確定的，由于離子液體不妨礙分析物向糊劑中的擴(kuò)散，由作為傳感器材料的糊劑產(chǎn)生的相對(duì)響應(yīng)顯著強(qiáng)于其他配置(例如不含離子液體的僅檢測(cè)劑和碳納米管的組合或其中離子液體涂覆在檢測(cè)劑和碳納米管之上的配置)。

因此，預(yù)期的是具有作為傳感器材料的糊劑的裝置的改善的響應(yīng)將延長(zhǎng)工作壽命。這是期望的，因?yàn)閭鞲衅髟陧憫?yīng)強(qiáng)度下降到閾值以下(在其之后檢測(cè)分析物是不可能的)之前具有較長(zhǎng)的可用功能期。

實(shí)施例5

以下實(shí)施例描述了以下三種類型傳感器的制造及其在四周時(shí)間內(nèi)的測(cè)量：1)SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄層；2)BMIM BF₄鋪層在SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄層上和3)[Co(tpp)]ClO₄糊劑。

通過使用熱蒸發(fā)器(Mill Lane Engineering，EV-2000)將具有1mm電極間隙的金電極圖案沉積到在載玻片上來制造基底。電極圖案使用陰影掩模并且鋪層10nm鉻然后100nm金來制作。

通過滴涂SWCNT和[Co(tpp)]ClO₄懸浮液制備SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄傳感器。該懸浮液通過將[Co(tpp)]ClO₄([Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的10:1質(zhì)量比)和0.25mg/mL SWCNT在鄰-二氯苯中聲波處理7分鐘制備。滴涂懸浮液直到每個(gè)傳感器的電阻為7kΩ至10kΩ。在每個(gè)連續(xù)的懸浮液滴涂之間，真空干燥裝置直到溶劑完全除去。

通過滴涂SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄懸浮液直到每個(gè)傳感器的電阻為2kΩ至5kΩ來制備由在SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄層上的BMIM BF₄層構(gòu)成的傳感器。在每個(gè)滴涂之間，真空干燥裝置直到溶劑完全除去。將在甲醇中的2mg/mL BMIM BF₄溶液滴涂(1μL每滴)到SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄層上。真空干燥裝置以除去甲醇。

通過用瑪瑙研缽和杵研磨SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄10分鐘制備[Co(tpp)]ClO₄糊劑傳感器。糊劑組成為BMIM BF₄中的1重量％SWCNT以及[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的5:1質(zhì)量比。通過使用金屬刮刀將糊劑置于電極之間制造傳感器。添加另外的糊劑直到對(duì)于每個(gè)傳感器在電極之間的傳感器材料的電阻為7kΩ至30kΩ。

為了確定裝置的感測(cè)能力，用在“材料和測(cè)量”中描述的方法在暴露于分析物之后監(jiān)測(cè)傳感器的導(dǎo)電率變化。使傳感器交替地暴露于分析物(在氮?dú)庵械?0ppm乙烯)和載體氣體氮?dú)獬掷m(xù)三個(gè)循環(huán)。在四周之后，重復(fù)測(cè)量。圖7示出了使用以下制造的傳感器在傳感器制造后四周對(duì)40ppm乙烯的初始響應(yīng)的百分比：SWCNT和[Co(tpp)]ClO₄的懸浮液；涂覆有BMIM BF₄的SWCNT和[Co(tpp)]ClO₄的懸浮液；SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄的糊劑。

在該時(shí)間之后，單層SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄傳感器的平均感測(cè)響應(yīng)為初始響應(yīng)的51.6％。在四周之后，涂覆有BMIM BF₄的SWCNT-[Co(tpp)]ClO₄傳感器為初始響應(yīng)的8.6％。在40ppm下[Co(tpp)]ClO₄糊劑傳感器為初始響應(yīng)的102.5％。

實(shí)施例6

以下實(shí)施例描述了[Co(tpp)]ClO₄糊劑傳感器的制造和測(cè)量。

通過使用瑪瑙研缽和杵研磨SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄20分鐘制備糊劑。糊劑的組成為在BMIM BF₄中的1重量％SWCNT和[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的5:1質(zhì)量比。通過使用熱蒸發(fā)器(Mill Lane Engineering，EV-2000)將具有1mm電極間隙的金電極圖案沉積到載玻片上來制造基底。電極圖案使用陰影掩模并且鋪層10nm鉻然后100nm金來制作。通過使用金屬刮刀將糊劑置于電極之間制造傳感器。添加另外的糊劑直到每個(gè)傳感器在電極之間的傳感器材料的電阻為7kΩ至30kΩ。

為了確定裝置的感測(cè)能力，用在“材料和測(cè)量”中描述的方法在暴露于分析物之后監(jiān)測(cè)傳感器的導(dǎo)電率變化。使傳感器交替地暴露于分析物(在氮?dú)庵械?0ppm乙烯)和載體氣體氮?dú)獬掷m(xù)三個(gè)循環(huán)。圖8示出了使用SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄的糊劑制造的傳感器的感測(cè)響應(yīng)，其中BMIM BF₄中的SWCNT含量為1重量％并且[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的質(zhì)量比為5:1。箭頭表示暴露于40ppm乙烯100秒的開始。傳感器的平均感測(cè)響應(yīng)為4.5％。

實(shí)施例7

以下實(shí)施例描述了[Co(tpp)]ClO₄糊劑傳感器的制造和測(cè)量。使傳感器暴露于乙烯、乙酸乙酯、乙醇、己烷、氯仿和乙腈。

通過使用瑪瑙研缽和杵研磨SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄ 20分鐘制備糊劑。糊劑的組成為在BMIM BF₄中的1重量％SWCNT和[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的5:1質(zhì)量比。通過使用熱蒸發(fā)器(Mill Lane Engineering，EV-2000)將具有1mm電極間隙的金電極圖案沉積到稱重紙上來制造基底。電極圖案使用陰影掩模并且鋪層10nm鉻然后100nm金來制作。通過使用金屬刮刀將糊劑置于電極之間制造傳感器。添加另外的糊劑直到對(duì)于每個(gè)傳感器在電極之間的傳感器材料的電阻為7kΩ至30kΩ。

為了確定裝置的感測(cè)能力，在暴露于分析物之后監(jiān)測(cè)傳感器的導(dǎo)電率變化。使傳感器交替地暴露于分析物(在氮?dú)庵械?0ppm乙烯)和載體氣體氮?dú)獬掷m(xù)三個(gè)循環(huán)并使用在“材料和測(cè)量”中描述的方法測(cè)量響應(yīng)。傳感器對(duì)乙烯的平均感測(cè)響應(yīng)為4.5％。

使用氣體發(fā)生器(Kin-Tek,491M Base Module)獲得其他分析物氣體流。使傳感器交替地暴露于在氮?dú)庵械姆治鑫锖洼d體氣體氮?dú)獬掷m(xù)三個(gè)循環(huán)。圖9示出了用原始SWCNT懸浮液制造的傳感器和由SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄的糊劑制造的傳感器對(duì)不同分析物的平均感測(cè)響應(yīng)。對(duì)乙酸乙酯(200ppm)的平均感測(cè)響應(yīng)為1.6％。對(duì)己烷(200ppm)和氯仿(200ppm)的平均響應(yīng)分別為1.4％和1.8％。對(duì)乙醇(200ppm)的平均響應(yīng)為13.5％。對(duì)100ppm乙腈的平均響應(yīng)為21.5％。

實(shí)施例8

以下實(shí)施例描述了[Co(tpp)]ClO₄糊劑傳感器的制造和測(cè)量，在不同濃度的氨下測(cè)試。

通過使用球磨機(jī)研磨SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄制備糊劑。糊劑的組成為在BMIM BF₄中的1重量％SWCNT和[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的5:1質(zhì)量比。使用陰影掩模并且鋪層10nm鉻然后100nm金來制作電極圖案。通過使用如“材料和方法”中所描述的技術(shù)絲網(wǎng)印刷將糊劑置于電極之間制造傳感器。以0.05mm的厚度施加糊劑。

為了確定裝置的感測(cè)能力，用在“材料和測(cè)量”中描述的方法在暴露于分析物之后監(jiān)測(cè)傳感器的導(dǎo)電率變化。使傳感器交替地暴露于以下分析物100秒和載體氣體干燥氮?dú)獬掷m(xù)三個(gè)循環(huán)：在干燥氮?dú)庵蟹謩e1ppm、2ppm和5ppm的氨。圖10A示出了在不同分析物濃度下的感測(cè)響應(yīng)。箭頭表示每個(gè)暴露于氨100秒的開始。如圖10B中示出的，對(duì)1ppm氨的平均感測(cè)響應(yīng)為1.2％±0.1％，對(duì)2ppm氨為3.8％±0.4％和對(duì)5ppm氨為7.1％±0.7％。

實(shí)施例9

以下實(shí)施例描述了[Co(tpp)]ClO₄糊劑傳感器的制造和測(cè)量，在不同濃度的尸胺下測(cè)量。

通過使用球磨機(jī)研磨SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄制備糊劑。糊劑的組成為在BMIM BF₄中的1重量％SWCNT和[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的5:1質(zhì)量比。使用陰影掩模并且鋪層10nm鉻然后100nm金來制作電極圖案。通過使用如“材料和方法”中所描述的技術(shù)絲網(wǎng)印刷將糊劑置于電極之間制造傳感器。以0.05mm的厚度施加糊劑。

為了確定裝置的感測(cè)能力，用在“材料和測(cè)量”中描述的方法在暴露于分析物之后監(jiān)測(cè)傳感器的導(dǎo)電率變化。使傳感器交替地分別暴露于以下分析物100秒和具有8500ppm濕度的載體氣體空氣持續(xù)三個(gè)循環(huán)：在具有8500ppm濕度的空氣中2ppm、4ppm和8ppm尸胺。圖11A示出了在不同分析物濃度下的感測(cè)響應(yīng)。箭頭表示每個(gè)暴露于尸胺100秒的開始。

圖11B示出了感測(cè)響應(yīng)的不可逆部分，根據(jù)文獻(xiàn)(Liu,S.F.,Petty,A.R.,Sazama,G.T.和Swager,T.M Angew.Chem.Int.Ed.,2015,54,6554-6557)其可與氨濃度有關(guān)。在2ppm、4ppm和8ppm尸胺下獲得的感測(cè)響應(yīng)分別為4.0％±1.0％、5.2％±1.2％和9.5％±1.1％。

實(shí)施例10

以下實(shí)施例描述了具有不同基于咪唑的離子液體的PdCl₂糊劑傳感器的制造和測(cè)量，在80ppm乙烯下測(cè)試。使用的離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(乙基TFMS)、1-丁基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(丁基TFMS)、1-己基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(己基TFMS)。

通過使用球磨機(jī)研磨SWCNT、離子液體和PdCl₂制備糊劑。糊劑的組成為在離子液體中的1重量％SWCNT和PdCl₂相對(duì)SWCNT的5:1質(zhì)量比。測(cè)試的離子液體為BMIM BF₄、1-丁基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(丁基TFMS)、1-乙基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺(乙基TFMS)、1-己基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(己基TFMS)。由在異丙醇中5:1質(zhì)量比的PdCl₂和SWCNT的懸浮液通過滴涂制備對(duì)照感測(cè)材料。該懸浮液通過聲波處理5分鐘制備。

使用陰影掩模并且鋪層10nm鉻然后100nm金來制作電極圖案。通過使用如“材料和方法”中所描述的技術(shù)絲網(wǎng)印刷將糊劑置于電極之間制造傳感器。以0.05mm的厚度施加糊劑。通過在電極之間滴涂對(duì)照感測(cè)材料來制造對(duì)照傳感器。在每個(gè)連續(xù)的滴涂之間，使裝置在空氣中干燥。滴涂懸浮液直到每個(gè)傳感器的電阻為0.95kΩ至1.5kΩ。

為了確定裝置的感測(cè)能力，用在“材料和測(cè)量”中描述的方法在暴露于分析物之后監(jiān)測(cè)傳感器的導(dǎo)電率變化。使傳感器暴露于分析物(在具有10,000ppm濕度的氮?dú)庵械?0ppm乙烯)500秒和具有10,000ppm濕度的載體氣體氮?dú)獬掷m(xù)一個(gè)循環(huán)。圖12A示出了具有不同離子液體的糊劑的感測(cè)響應(yīng)。線表示暴露于乙烯500秒的開始和結(jié)束。圖12B中所示對(duì)丁基TFMS的相對(duì)響應(yīng)為0.17％±0.01％。對(duì)乙基TFMS的響應(yīng)為0.28％±0.03％。對(duì)己基TFMS的響應(yīng)為0.36％±0.005％。這表明離子液體受其烷基側(cè)鏈影響的極性和粘度對(duì)感測(cè)性能有作用。滴涂的PdCl₂傳感器的響應(yīng)為0.11％±0.06％。圖12C示出了滴涂的PdCl₂對(duì)照傳感器和BMIM BF₄糊劑傳感器的感測(cè)響應(yīng)。滴涂的對(duì)照傳感器的較低感測(cè)響應(yīng)和較高誤差表明使用傳感器材料糊劑優(yōu)于例如滴涂SWCNT和檢測(cè)劑的混合物的替代方法。

實(shí)施例11

與實(shí)施例10類似，以下實(shí)施例描述了具有1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(丁基HFP)的PdCl₂糊劑傳感器的制造和測(cè)量，在80ppm乙烯下測(cè)試。

通過使用球磨機(jī)研磨SWCNT、丁基HFP和PdCl₂制備糊劑。糊劑的組成為在丁基HFP中的1重量％SWCNT和PdCl₂相對(duì)SWCNT的5:1質(zhì)量比。使用陰影掩模并且鋪層10nm鉻然后100nm金來制作電極圖案。通過使用如“材料和方法”中所描述的技術(shù)絲網(wǎng)印刷將糊劑置于電極之間制造傳感器。以0.05mm的厚度施加糊劑。

為了確定裝置的感測(cè)能力，用在“材料和測(cè)量”中描述的方法在暴露于分析物之后監(jiān)測(cè)傳感器的導(dǎo)電率變化。使傳感器交替地暴露于分析物(在具有10,000ppm濕度的氮?dú)庵械?0ppm乙烯)800秒和具有10,000ppm濕度的載體氣體氮?dú)獬掷m(xù)一個(gè)循環(huán)。圖13示出了丁基HFP糊劑的感測(cè)響應(yīng)。線表示暴露于乙烯800秒的開始和結(jié)束。對(duì)丁基HFP的相對(duì)響應(yīng)為-0.226％±0.01％。

實(shí)施例12

與實(shí)施例10類似，以下實(shí)施例描述了具有不同基于咪唑離子液體的[Co(tpp)]ClO₄糊劑傳感器的制造和測(cè)量，在80ppm乙烯下測(cè)試。使用的離子液體為：1-乙基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺(乙基TFMS)、1-丁基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(丁基TFMS)、1-己基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(己基TFMS)。

通過使用球磨機(jī)研磨SWCNT、離子液體和[Co(tpp)]ClO₄制備糊劑。糊劑的組成為在離子液體中的1重量％SWCNT和[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的5:1質(zhì)量比。測(cè)試的離子液體為丁基TFMS、乙基TFMS和己基TFMS)。通過使用如“材料和方法”中所描述的技術(shù)絲網(wǎng)印刷將糊劑置于電極之間制造傳感器。以0.05mm的厚度施加糊劑。

為了確定裝置的感測(cè)能力，用在“材料和測(cè)量”中描述的方法在暴露于分析物之后監(jiān)測(cè)傳感器的導(dǎo)電率變化。傳感器交替地暴露于分析物(在干燥氮?dú)庵械?0ppm乙烯)500秒和載體氣體干燥氮?dú)庖粋€(gè)循環(huán)。圖14A示出了不同離子液體的感測(cè)響應(yīng)。線表示暴露于乙烯500秒的開始和結(jié)束。對(duì)丁基TFMS的相對(duì)響應(yīng)為0.3％±0.1％。對(duì)乙基TFMS的響應(yīng)為1.0％±0.7％。己基TFMS的響應(yīng)為0.20％±0.01％。三種離子液體糊劑的相對(duì)響應(yīng)示于圖14B中。

實(shí)施例13

以下實(shí)施例描述了[Co(tpp)]ClO₄糊劑傳感器的制造和測(cè)量，在制造工藝期間的不同點(diǎn)下用乙烯進(jìn)行測(cè)試。

通過使用瑪瑙研缽和杵研磨SWCNT、BMIM BF₄和[Co(tpp)]ClO₄制備糊劑。糊劑的組成為在BMIM BF₄中的1重量％SWCNT和[Co(tpp)]ClO₄相對(duì)SWCNT的5:1質(zhì)量比。使用陰影掩模并且鋪層10nm鉻然后100nm金來制作電極圖案。通過用金屬刮刀將糊劑置于電極之間制造傳感器。在研磨1分鐘、4分鐘、7分鐘、10分鐘、13分鐘、17分鐘和20分鐘之后施加糊劑。添加糊劑直到對(duì)于每個(gè)傳感器在電極之間的傳感器材料的電阻為7kΩ至30kΩ。

為了確定裝置的感測(cè)能力，用在“材料和測(cè)量”中描述的方法在暴露于分析物之后監(jiān)測(cè)傳感器的導(dǎo)電率變化。傳感器交替地暴露于分析物(在氮?dú)庵械?0ppm乙烯)100秒和載體氣體氮?dú)獬掷m(xù)三個(gè)循環(huán)。圖15示出了在多種不同研磨時(shí)間下的平均感測(cè)響應(yīng)以及所示的每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。盡管感測(cè)響應(yīng)隨著更多的混合而降低，但是響應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差還隨著另外的研磨時(shí)間而降低。

實(shí)施例14

以下實(shí)施例描述了PdCl₂糊劑傳感器的制造和測(cè)量，在制造過程期間的不同點(diǎn)下使用乙烯進(jìn)行測(cè)試。

通過使用球磨機(jī)研磨SWCNT、BMIM BF₄和PdCl₂制備糊劑。糊劑的組成為在BMIM BF₄中的0.25重量％SWCNT，和PdCl₂相對(duì)SWCNT的5:1質(zhì)量比。使用陰影掩模并且鋪層10nm鉻然后100nm金來制作電極圖案。通過使用金屬刮刀將糊劑置于電極之間制造傳感器。在研磨1分鐘、3分鐘、5分鐘、7分鐘和10分鐘之后施加糊劑。添加傳感器材料直到對(duì)于每個(gè)傳感器在電極之間的傳感器材料的電阻為7kΩ至20kΩ。

為了確定裝置的感測(cè)能力，用在“材料和測(cè)量”中描述的方法在暴露于分析物之后監(jiān)測(cè)傳感器的導(dǎo)電率變化。使傳感器交替地暴露于分析物(在加濕氮?dú)?10,000ppm水)中的40ppm乙烯)100秒和載體氣體加濕氮?dú)獬掷m(xù)三個(gè)循環(huán)。圖16示出了不同研磨時(shí)間下的感測(cè)響應(yīng)。箭頭表示每個(gè)暴露于40ppm乙烯100秒的開始。感測(cè)響應(yīng)隨著另外的研磨而降低：在研磨1分鐘之后平均5.2％；在研磨3分鐘之后平均4.7％；在研磨5分鐘之后平均4.6％；在研磨7分鐘之后平均1.1％；在研磨10分鐘之后平均0.9％。

實(shí)施例15

以下實(shí)施例描述了施加不同厚度感測(cè)材料的PdCl₂糊劑傳感器的制造和測(cè)量。

通過使用球磨機(jī)研磨SWCNT、BMIM BF₄和PdCl₂制備糊劑。糊劑的組成為在BMIM BF₄中的1重量％SWCNT，和PdCl₂相對(duì)SWCNT的5:1質(zhì)量比。使用陰影掩模并且鋪層10nm鉻然后100nm金來制作電極圖案。通過使用如“材料和方法”中所描述的技術(shù)絲網(wǎng)印刷將糊劑置于電極之間制造傳感器。通過改變絲網(wǎng)印刷掩模的厚度以0.05mm、0.10mm和0.15mm的厚度施加糊劑。

為了確定裝置的感測(cè)能力，用在“材料和測(cè)量”中描述的方法在暴露于分析物之后監(jiān)測(cè)傳感器的導(dǎo)電率變化。使傳感器交替地暴露于分析物(在加濕氮?dú)?10,000ppm水)中的40ppm乙烯)100秒和載體氣體加濕氮?dú)獬掷m(xù)三個(gè)循環(huán)。圖17示出了在不同厚度下的感測(cè)響應(yīng)。箭頭表示每個(gè)暴露于40ppm乙烯100秒的開始。感測(cè)響應(yīng)隨著厚度的增加而降低，從在0.05mm厚度下的平均3.0％，到在0.10mm厚度下的1.6％，到在0.15mm厚度下的0.3％。

盡管在前述示例性的實(shí)施方案中已經(jīng)對(duì)本公開內(nèi)容進(jìn)行描述和舉例說明，但是應(yīng)理解的是本公開內(nèi)容僅以示例的方式作出，并且可對(duì)實(shí)施本公開內(nèi)容的細(xì)節(jié)進(jìn)行多種改變而不脫離本公開內(nèi)容的精神和范圍，本公開內(nèi)容的精神和范圍僅受所附權(quán)利要求書的限制。另一些實(shí)施方案附在權(quán)利要求書中。