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Systematische Struktur-Wirkungs-Untersuchungen zwischen halbleitenden Metalloxidsensoren und Kohlenwasserstoffen : Auswahl spezifischer Gassensoren zum Nachweis von Analyten unterschiedlicher funktioneller Gruppen in der Lebensmittelanalytik

Authors
Publisher
Justus-Liebig-Universität Gießen
Publication Date
Keywords
  • Halbleitend
  • Metalloxidsensoren
  • Kohlenwasserstoffen
  • Physics

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein von den bisherigen Verfahren abweichender Ansatz verfolgt, um eine elektronische Nase für Anwendungen in der Lebensmittelanalytik zu entwickeln. Man geht nicht von einer möglichst großen Anzahl von Sensoren aus, sondern versucht die Struktur-Wirkungs-Beziehungen zwischen den einzelnen Sensoren und den relevanten Aromastoffen aufzuklären, um so eine geringe Anzahl Sensoren mit maximaler Selektivität für das spezifische Problem zu erhalten. Anhand der funktionellen Gruppen der Alkane, Alkene, Alkine, Alkohole, Aldehyde, Carbonsäuren, Ester und Ketone wurde der Einfluß des Sättigungsgrades, der funktionellen Gruppe und der Kettenlänge untersucht. Abhängig vom Sensormaterial wurden die unterschiedliche Selektivitäten ausgearbeitet und dargestellt. Für etwa 25 verschiedene Metalloxide - teilweise auch als binäre Mischungen und mit Edelmetalldotierungen versehen - wurden die Sensorsignale beim Angebot der oben erwähnten Kohlenwasserstoffe untersucht und tabellarisch aufgetragen. Hierbei wurde der Einfluß verschiedener Betriebsparameter, wie z.B. der Oberflächentemperatur untersucht. Für die jeweiligen Kohlenwasserstoffe wurden die optimalen Sensoren mit den entsprechenden Betriebsparametern herausgearbeitet und dargestellt. Um ein Sensorsystem in einer realen Anwendung einsetzen zu können, ist es wichtig zu überprüfen, ob die in dieser Anwendung vorkommenden Konzentrationen noch im sicher detektierbaren Bereich liegen. Anhand von Verdünnungsreihen wurden Grenzempfindlichkeiten für undotierte Sensoren, Mischoxidsensoren und bei platindotierte Sensoren bestimmt. Mit Hilfe der Messergebnisse dieser Arbeit wurde eine umfangreiche experimentelle Datenbasis geschaffen, die die Struktur-Wirkungs-Beziehungen zwischen den verwendeten Metalloxidsensoren und den verschiedenen Kohlenwasserstoffen widerspiegelt. Aufbauend auf dieser Datenbasis wurde eine Methode entwickelt, die es erlaubt aus dieser Datenbasis unter Formulierung einer Problemstellung die Sensoren mit der maximalen Selektivität für eine spezifische Anwendung herauszusuchen.

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