TWI725661B - 氨氣感測用的三元複材及其應用 - Google Patents
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Abstract
一種氨氣感測用的三元複材，其包含: 一帶狀奈米石墨烯0.1~49.9 %；一奈米金屬氧化物0.1~49.9 %；一導電高分子50~99%；其中: 先在該帶狀奈米石墨烯表面披覆該奈米金屬氧化物，再以該導電高分子包覆該帶狀奈米石墨烯與該奈米金屬氧化物，使該氨氣感測用的三元複材形成核殼狀結構；本發明可快速且高敏性地檢測氣體中的氨氣存在，並可應用於臨床醫師初步快篩檢測病患是否有糖尿病或類似泌尿系統問題，該氨氣感測材料可應用作為氨氣感測器，導入醫療檢測中快速篩檢受檢者是否患有糖尿病或類似之泌尿系統疾病，提供受檢者一種無痛、快速且非侵入式的篩檢方式。
Description
一種三元複材，特別是一種氨氣感測的三元複材及其應用。
近年來國人罹患糖尿病的人數不斷攀升，且患病年齡有逐年降低的趨勢。一般所提到的糖尿病主要是第二型的糖尿病，此種類型的糖尿病患者大部分患病的原因是與遺傳或不良生活習慣有關，例如肥胖或是高油、高糖的飲食習慣等。
一般糖尿病的檢測，通常需要病患進行抽血化驗，例如醫院的抽血檢查或是居家糖尿病檢測儀器的扎針檢測，過程中糖尿病病患不僅需要忍受抽血針扎的疼痛不適，檢測的時間也相對較久，長期下來對於病患是一種無形的精神壓力與身體負擔。
目前已有研究指出病患呼出的氣體中所含氨氣可作為糖尿病或類似泌尿系統之健康指標，因為人體中氨化合物主要是蛋白質經由肝臟轉為尿素後再通過腎臟排出，因此當這兩個器官中的其中一個失效時，血液中氨濃度會大幅的提升，氨除了透過尿液排出，血液中的氨也可由血液中擴散並由呼吸排出。
根據此項研究發展出利用病患呼出的氣體中所含氨氣來檢測的技術，雖然免扎針且能較快的提供檢測結果，但因為口中呼出的氣體含有過多的其他成分，導致氨氣感測的靈敏性不佳，目前有待技術解決與改善此問題。
為了改善現有技術針對病患呼出的氣體中所含的氨氣感測靈敏性不高的問題，本發明提供一種氨氣感測用的三元複材來解決現有技術的問題。
一種氨氣感測用的三元複材，其包含: 一帶狀奈米石墨烯0.1~49.9 wt%；一奈米金屬氧化物0.1~49.9 wt%；一導電高分子50~99 wt%；其中: 先在該帶狀奈米石墨烯表面披覆該奈米金屬氧化物，再以該導電高分子包覆該帶狀奈米石墨烯與該奈米金屬氧化物，使該氨氣感測用的三元複材形成核殼狀結構。
其中，該奈米金屬氧化物為氧化銦或氧化錫顆粒。
其中，該導電高分子包含聚苯胺或聚吡咯。
其中，該帶狀奈米石墨烯尺寸介於150nm～300nm。
其中，該奈米金屬氧化物尺寸100nm以下。
進一步地，本發明亦提供一種氨氣感測器，其包含前述氨氣感測用的三元複材。
藉由上述說明可知，本發明的特點在於三元複材使用帶狀奈米石墨烯，與一般石墨烯相比之下，帶狀奈米石墨烯結構屬於一維結構，能形成較佳的導電通路；而與奈米碳管相比時，於相同添加重量下由於帶狀奈米石墨烯的高比表面積，故其形成的導電通路也較奈米碳管佳，如此可導致本發明有較為靈敏的感測效果，低濃度的氨氣也能有效地感測。
本發明可應用於發展小型輕便、簡單又快速的氨氣感測器，讓一般大眾在生病初期時，就能簡單且快速判斷是否可能有罹患相關疾病，或是用於腎功能衰弱的早期預警，可做為目前預防醫學中非常重要的一環。可攜式的氨氣檢測器可使患者做到平時的自我檢測以達到更佳的護理效果；而對於洗腎病人於洗腎時比較透析前後(或同步測量)呼出氣體中氨氣濃度的變化可做為輔助資訊以確定透析的效果。
本發明可快速且高敏性地檢測氣體中的氨氣存在，並可應用於臨床醫師初步快篩檢測病患是否有糖尿病或類似泌尿系統問題，該氨氣感測材料可應用作為氨氣感測器，導入醫療檢測中快速篩檢受檢者是否患有糖尿病或類似之泌尿系統疾病，提供受檢者一種無痛、快速且非侵入式的篩檢方式。
為能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如下。
本發明為一種氨氣感測用的三元複材，其包含一帶狀奈米石墨烯0.1~49.9 wt%、一奈米金屬氧化物0.1~49.9 wt%以及一導電高分子50~99 wt%。
其中，該帶狀奈米石墨烯如圖1所示，其尺寸較佳介於150nm～300nm；該奈米金屬氧化物較佳係顆粒狀，材質包含如圖2之氧化銦或如圖3之氧化錫，其尺寸較佳100nm以下；該導電高分子包含聚苯胺或聚吡咯。
其中，本發明的氨氣感測用的三元複材較佳具有核殼結構設計，所謂核殼結構設計係指以該帶狀奈米石墨烯為基材，先在其表面披覆該奈米金屬氧化物，如圖4顯示，再以該導電高分子包覆前兩者。
為了證實本發明確實能有效且快速地感測氨氣，請參考圖5、6的氨氣感測響應的測試，其中圖5-6之測試方法係將固定濃度的氨氣引入放置偵測氣/感測器的偵測腔中，再利用外接電錶量測電性變化，並對應計算出響應值。結果請參考圖5帶狀奈米石墨烯-聚苯胺與聚苯胺高分子之氨氣感測響應圖，以及圖6帶狀奈米石墨烯-聚吡咯與聚吡咯高分子之氨氣感測響應圖，自圖5、6可看出添加帶狀奈米石墨烯後的高分子有明顯較快速與靈敏的氨氣響應效果。
而本發明使用帶狀奈米石墨烯與一般石墨烯相比，其結構屬於一維結構，故相較於一般石墨烯更有機會形成較佳的導電通路；而帶狀奈米石墨烯與奈米碳管相比時，於相同添加重量下由於帶狀奈米石墨烯的高比表面積，故其形成的導電通路也較奈米碳管佳。
本發明作為氨氣感測特別適用於醫療檢測中快速篩檢受檢者是否患有糖尿病或類似之泌尿系統疾病，提供受檢者一種無痛、快速且非侵入式的篩檢方式。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用以限定本發明主張的權利範圍，凡其它未脫離本發明所揭示的精神所完成的等效改變或修飾，均應包括在本發明的申請專利範圍內。
圖1為本發明帶狀奈米石墨烯之掃描電子顯微鏡圖(SEM)。
圖2、圖3為本發明奈米金屬氧化物二較佳實施例之掃描電子顯微鏡圖(SEM)。
圖4為本發明複合材料之核殼結構掃描電子顯微鏡圖(SEM)。
圖5 為帶狀奈米石墨烯-聚苯胺與聚苯胺高分子之氨氣感測響應圖。
圖6為帶狀奈米石墨烯-聚吡咯與聚吡咯高分子之氨氣感測響應圖。
Claims (3)
- 一種氨氣感測用的三元複材，其包含：一帶狀奈米石墨烯0.1~49.9wt%，該帶狀奈米石墨烯尺寸介於150nm~300nm；一奈米金屬氧化物0.1~49.9wt%，該奈米金屬氧化物為氧化銦，尺寸100nm以下；一導電高分子50~99wt%；其中：先在該帶狀奈米石墨烯表面披覆該奈米金屬氧化物，再以該導電高分子包覆該帶狀奈米石墨烯與該奈米金屬氧化物，使該氨氣感測用的三元複材形成核殼狀結構，以及該氨氣感測用的三元複材於1000秒至2500秒間具有至少12Rg/Ra氨氣響應，以及250秒至1000秒內具有至少50%氨氣響應能力。
- 如申請專利範圍第1項的氨氣感測用的三元複材，該導電高分子包含聚苯胺或聚吡咯。
- 一種氨氣感測器，其包含如申請專利範圍第1-2項的氨氣感測用的三元複材。
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| TW108145503A TWI725661B (zh) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | 氨氣感測用的三元複材及其應用 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103926278A (zh) * | 2014-04-24 | 2014-07-16 | 电子科技大学 | 石墨烯基三元复合薄膜气体传感器及其制备方法 |
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