书刊评介《化学传感器：特性、性能和应用》简介

章宗穰

（上海师范大学化学系，上海200234）

书刊评介《化学传感器：特性、性能和应用》简介

章宗穰

（上海师范大学化学系，上海200234）

美国Nova科学出版公司自2009年起出版以评介化学各分支领域的进展和应用前景为重点的 《化学研究与应用》（Chemical Research and Applications）系列丛书，涵盖了化学的各个分支领域。预计到2012年底共出版125卷。目前已列入2013年出版书目的新书也已有11卷。 各领域的化学研究人员或者工程师也许都可以从该丛书中找到自己感兴趣和有参考价值的书籍。各卷的书名和简介可从Nova科学出版公司的网站上查询(http://www.novapublishers.com)。

由Ronald V.Harrison主编的 《化学传感器：特性、性能和应用》一书于2010年出版。该书不是一本全面评介化学传感器各个分支进展的书籍，而是就某些已得到应用或有明显应用前景的领域约请相关研究人员撰写。与已出版的相关书籍相比，选题更着重应用特色，也可看到在其它书籍中不多见的与应用及工艺相关的信息及论述。前些时候，笔者从上海图书馆借阅了该书。读后颇有启发，尝试对该书各章的主要内容作一简略介绍，供本刊读者参考。

书 名：Chemical Sensors:Properties,Performance and Applications

主 编：Ronald V.Harrison

出版社：Nova Science Publishers,Inc,New York,书 号：ISBN 978-1-60471-897-9

书籍的简介可从下述网页上查阅：

https://www.novapublishers.com/catalog/product_info.php? cPath=23_29&products_id=10385

本书各章的目录及页次如下：

第1章 光子激发式臭氧传感器(Photon Stimulated Ozone Sensing)1-63

第2章 用于气体检测的光导纤维传感器(Fiber Optic Sensors for Gas Detection)65-92

第3章 基于叉指电极阵列阻抗换能器的化学与生物 传感器 (Chemical Sensors and Biosensors based on Impedimetric Interdigitated Electrode Array Transducers)93-117

第4章 用于化学和生物分析的基于磷光测定的光学传感器(Optosensors for(Bio)Chemical Analysis based on Phosphorescence Detection)119-146

第5章 用于对环境中恶臭气味监控的非特异气体传感器阵列（Non-Specific Chemical Gas Sensor Arrays for Environmental Monitoring of Odour Emissions:A Review）147-166

第6章 基于漆酶和麦尔多拉蓝共固定化的氧化多壁碳纳米管电流型生物传感器及其在酚类化合物测定中的应用(Amperometric biosensor based on Laccase and Meldola’s blue coimmobilized on oxidized multi-wall carbon nanotubes forphenol compounds determination)169-181.

索 引 185-196

“光子激发式臭氧传感器”是本书的第一章，也是本书的重点章节。全文长达64页，占全书各章篇幅的三分之一强。臭氧是一种有害人体健康的气体，即使在低于100 ppb的浓度下也会产生不良后果。开发节能和高分辨率的便携式臭氧传感器是当务之急。文中对各类已获得实际应用的臭氧传感器的现状进行了详尽分析和评述，在此基础上报道了作者研究组所进行的可在室温下进行操作的光子激发式臭氧传感器。该传感器以掺杂氧化铟纳米结构(n型半导体)作为敏感层。目前广泛采用的臭氧传感器的响应机制大多基于对臭氧离子（O3-）浓度的测定，本文所报道的臭氧传感器则基于对氧化铟纳米结构敏感层上所吸附的氧离子（O-）的测定。文中详细报道了氧化铟纳米结构的晶体生长及传感器敏感层加工以及与紫外发光二极管集成在一起的工艺。对响应机制也进行了较详尽的探讨。和臭氧敏感器件集成在一起的紫外发光二极管所发出的紫外光参与了臭氧分子在敏感层上的氧化还原反应以及氧化铟纳米结构敏感层在工作过程中的价态及结构变化和再活化过程。氧化铟纳米结构在此过程中的电阻变化比值与试样中臭氧浓度相关。其检测下限可达~13 ppb，且不受共存的NOx、CO2和O2的干扰。能耗则低于50 mW。已经在大气环境中进行了实时测试，所测定的臭氧浓度低达12 ppb。该传感器显示了长期稳定性。项目不仅得到了基础研究基金的资助，也得到了以促进科研成果产业化及创业孵化为资助目标的德国Fraunhofer研究院的资助。

此后的第2章至第5章是对目录中提及的几类传感器的原理、技术及应用进展的评述。分别讨论了光导纤维气体传感器、基于阻抗测定的叉指式电极阵列的化学与生物传感器、基于磷光测定的光学式传感器以及对环境恶臭进行测定的非特异化学气体传感器阵列 （常被称作电子鼻，Electronic Nose）等四个领域的现状和未来展望。文中不仅涉及原理探讨和实验室研究，更注重技术、器件和应用方面的论题。这也是本书各章的共同特色。各章所引述的文献都在百篇以上。第6章则报道了作者对基于漆酶和麦尔多拉蓝共固定化的氧化多壁碳纳米管电流型生物传感器的研究探索及其在酚类化合物测定方面的应用。

第二章的主题是光导纤维传感器及其应用。光导纤维传感器的研究始于上世纪70年代，随着相关理论和技术的进展及日益增长的分析检测的需求，90年代后更引起研究人员和工业界的关注。文中评介了目前应用较广的基于吸光度测定、荧光测定、红外及近红外技术以及基于其它技术，诸如基于折光率变化、化学荧光（CL, Chemiluminescence)、拉曼光谱及表面增强拉曼(SERS)等几类不同原理的光导纤维传感器研究和应用现状。讨论了光导纤维传感器的设计。较详尽地评述了多种光导纤维气体传感器的研究和应用的现状，涉及氨气传感器、氮氧化物传感器、二氧化硫传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器、臭氧传感器、氢气传感器、湿度传感器和易挥发有机物蒸气传感器等。

第三章讨论了基于阻抗谱（EIS，Electrochemical Impedance Spectroscopy）测定的化学和生物传感器以及所应用的叉指式电极阵列（IDEA,Interdigitated Electrode Arrays）的相关论题。文中详尽地讨论了叉指式电极阵列的设计和制作，评述了IDEA在酶电极、离子和分子传感器、免疫传感器、DNA传感器以及细菌、细胞和其它受体传感器等领域的应用。

第四章则对基于室温磷光（RTP,Room Temperature Phosphorescence）测定的光学传感器及其在化学和生物传感器领域的应用进行了讨论和评述。作者首先从原理和技术方面对比了荧光和磷光现象的异同，然后对应用磷光特性进行测定特别是室温下的磷光测定原理及技术条件和影响因素及增强和如何保持稳定等进行了较详尽讨论，继之评述了在气体传感器、离子传感器、有机化合物传感器、生物传感器以及生物体内测量和光动力学治疗 （PDT,Photodynamics Therapy, RTP-PDT）等领域中的应用现状，还讨论了临床应用的实例。对诸如固体表面（支撑）室温磷光（SS-RTP,Solid Surface-RTP）、能量传递室温磷光（Energy Transfer-RTP,ET-RTP）等新技术的应用和在传感技术领域的应用前景进行了探讨和评述。目前引起广泛兴趣的半导体纳米材料或量子点研究多数集中在荧光化学传感技术，但也许可用作磷光传感技术所需的新材料。

第五章评述了非特异气体传感器阵列（又称电子鼻，e-Nose,）在环境气体中恶臭气味监控方面的研究现状和进展。在介绍了非特异气体传感器阵列的原理和应用领域之后，着重对由非特异传感器阵列所获取信号的处理过程中的模式识别技术的各种方法（如图解分析、多参数分析、监督/无监督学习模式、线性/非线性模式及人工神经网络等）等进行了较详尽讨论。

第六章则是作者的研究工作报告。作者将漆酶和麦尔多拉蓝共固定化于氧化多壁碳纳米管表面，所制得的电流型生物传感器可用于酚类化合物测定。

综观全书的各个章节，都显示了书籍主编和作者从技术和应用出发评述各类化学和生物传感技术以及器件的指导思想，并较多地关注器件制作工艺、商品化和应用领域的拓展这一主题。是一本有特色的专著，值得一读。也值得我国化学传感器领域研究工作的组织实施和论文及书籍写作时借鉴。

Book Review：《Chemical Sensors:Properties,Performance and Applications》

Zhang Zong-rang
(Chemistry Department,Shanghai Normal University,Shanghai 200234)