基于程序升温脱附法的MEMS气体传感器实现白酒香型精准鉴别

本综述创新性地提出将程序升温脱附（TPD）技术与微机电系统（MEMS）气体传感器相结合，通过分析TPD谱图特征信号成功实现了不同品牌白酒（Chinese distilled spirits）香型的精准分类。该策略有效突破了电子鼻（E-nose）系统中数据库复杂性和信号漂移的瓶颈，为金属氧化物半导体（MOS）气体传感器的选择性提升提供了新思路。

　　

材料制备

用于合成0.5 mol% Pt@SnO₂纳米粉末的原料如下：SnCl₄·5H₂O（分析纯）、苯甲醇（分析纯）、二氯甲烷（分析纯）、C₂H₆O（95%）、NaBH₄（≥98%）和NaOH（≥98%）购自阿拉丁生化科技有限公司，而H₂PtCl₆（99.995%）购自默克公司（Sigma-Aldrich Co., Ltd.）。

合成步骤如下：将精确量的四氯化锡五水合物加入到适量苯甲醇中，在持续搅拌下于80°C反应12小时。反应完成后，通过离心分离产物，并依次用乙醇和去离子水洗涤。将所得沉淀物在80°C下干燥过夜，随后在500°C的马弗炉中煅烧2小时，最终得到纯的SnO₂纳米粉末。

通过湿法浸渍工艺制备铂掺杂的SnO₂（Pt@SnO₂）。具体而言，将一定量的SnO₂纳米粉末分散在去离子水中，然后加入计算量的氯铂酸（H₂PtCl₆）溶液，以确保Pt的最终摩尔百分比为0.5%。将混合物超声处理30分钟，然后在室温下持续搅拌12小时。之后，通过离心收集固体产物，用去离子水洗涤数次，并在80°C下干燥。最后，将材料在400°C的氢气/氩气（5% H₂/Ar）气氛中退火2小时。

表征

五种改性吸附-脱附材料——具体为0.5 mol% Pt@SnO₂、0.5 mol% Pt@ZSM-5、0.5 mol% Pd@ZSM-5、0.5 mol% Pt@TS-1和0.5 mol% Pt@Beta——的X射线衍射（XRD）表征使用Philips X′Pert衍射仪（Cu Kα辐射，2θ范围：10–80°，λ=1.5406 nm）进行，所得谱图示于图4(a)中。XRD图谱显示出尖锐的衍射峰，未观察到任何杂质相，证实了材料的高结晶度和纯度。

白酒数据

系统性地汇编了一个涵盖不同白酒香气特征的全面数据集。白酒检测系统的脱附响应谱图是针对四种代表性品种——西酒、桂林三花、泸州老窖和汾酒——获取的，每个样品进行了20次重复测量。所有实验均在标准环境条件下（10–30°C，20–80% RH）进行，目标气体环境与每种白酒样品上方的顶空成分精确匹配。

结论

本研究提出了一种新颖的多组分气体检测方法。以具有独特香气特征的白酒样品为模型测试气氛，研制了一种程序升温脱附（TPD）传感器，该传感器采用Pt@SnO₂作为主要传感材料，并辅以Pt@ZSM-5、Au@ZSM-5、Pt@TS-1和Pt@Beta作为选择性吸附-脱附基质。集成的便携式检测系统能够从程序升温脱附（TPD）谱图中提取关键光谱参数。