Sens Actuators B Chem：Sb/WO3 QCM传感器实现呼吸及创面湿度实时监测

湿度传感是一种有前景的呼吸监测和疾病诊断方法。然而，制备具有高灵敏度和快速响应/恢复速度的湿度传感器仍然存在挑战。南方医科大学杨斌、廖玉辉教授联合佛山市第一人民医院陈晓东、杨荣华主任及汕头大学钟晓平主任开发了用于实时呼吸监测和伤口湿度检测的石英晶体微天平(QCM)湿度传感器。本文采用溶剂热法制备了Sb掺杂的WO3纳米晶，Sb的掺杂不仅增加了WO3的氧空位数量，而且限制了WO3的进一步生长并提供了更多的吸附位点，从而导致更小的颗粒尺寸和更大的比表面积。所制备的QCM传感器具有相对湿度检测范围宽 (0%−85% RH)、响应 (10 s) / 恢复 (1.6 s) 速度快和长期稳定性良好的优点。相关研究成果以“Sb-doped WO3 based QCM humidity sensor with self-recovery ability for real-time monitoring of respiration and wound”为题发表在《Sensors and Actuators: B. Chemical》上。

本文亮点

l采用简单的滴涂法制备了基于Sb掺杂的WO3纳米晶QCM传感器。

l湿度传感器具有较短的快速响应 (10 s) / 恢复 (1.6 s) 时间。

l验证了湿度传感器在呼吸和创面湿度监测中的潜在应用。

图1. (a) Sb/WO3QCM传感器的结构和制备。(b) 制备的WO3和Sb/WO3溶液。(c) 滴涂法制备的敏感膜。(d) 在200◦C下退火2 h后的敏感膜。(e) QCM湿度传感器测量系统示意图。

图 2. (a) WO3，Sb/WO3和Sb/WO3在200°C 退火 2 h后的XRD图谱,和(b) FTIR光谱。 (c) WO3 和 Sb/WO3 的紫外-可见吸收光谱。(d) (αhν)1/2 与 hν 的函数关系图。 Sb/WO3的 (e) Sb 3d和(f) O 1 s XPS光谱。

图3. (a) Sb/WO3QCM传感器集成到口罩中的示意图。(b) Sb/WO3 QCM传感器对运动前后的动态响应曲线.(c) 检测大鼠创面附近湿度的示意图。(d) 在创面形成后1、3、6、9、13、16天分别评估大鼠伤口频率的实时变化。(e) 第1至16天内大鼠创面照片。(f) 传感器对大鼠伤口愈合过程中的创面湿度的响应。

论文信息：

Li Z, Teng M, Yang R, et al. Sb-doped WO3 based QCM humidity sensor with self-recovery ability for real-time monitoring of respiration and wound[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2022, 361: 131691. https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.131691