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Thin film composite conductive polymers chemiresistive sensor and sample holder for methanol detection in adulterated beverages
IEEE Sensors Journal ( IF 4.3 ) Pub Date : 2020-01-15 , DOI: 10.1109/jsen.2019.2943088
Samuel M. Mugo , Weihao Lu , Trevor Mundle , Darren Berg

An inexpensive methanol sensor lid fabricated from a composite conductive polymer comprised of cellulose nanocrystals, carbon nanotubes and polyanilines (PANI@CNC/CNT) has been demonstrated. The sample holder composed of an inexpensive tube with Kanthal resistive heating for preferential methanol headspace sampling. The PANI@CNC/CNT nanoporous aerogel film has inherent ultra-high surface area, with the CNT/PANI free valence electrons affording a high electrical conductive material. The PANI@CNC/CNT methanol sensor performance was tested for its response to methanol, ethanol standards and methanol/ethanol mixtures. The sensor was 46 times more sensitive and selective to methanol compared to ethanol, and afforded a linear response in the 0-7% methanol concentration range, deviating from linearity above 10%. The sensor was also used to test methanol standards spiked in wine, yielding a linear (R2 = 0.9842) resistance change in response with methanol concentrations in the range, 0-7%. The sensor precision for triplicate standards for different concentrations (0.5-5.0%) averaged ~4.5%, indicating overall reliability of the device. With sample heating and detection time fixed at 10 mins, the sensor demonstrated optimal performance with a limit of detection of 0.30% for methanol. The sensor was tested for over 24 runs over a one-month period without significant loss in performance due to degradation. multiple uses without degradation in performance. The PANI@CNC/CNT has been found effective for as a dosimetric sensor for use in indoor air quality monitoring and beverage adulteration analysis.

中文翻译:

用于检测掺假饮料中甲醇的薄膜复合导电聚合物化学电阻传感器和样品架

一种廉价的甲醇传感器盖由纤维素纳米晶体、碳纳米管和聚苯胺 (PANI@CNC/CNT) 组成的复合导电聚合物制成。样品架由便宜的管组成,带有 Kanthal 电阻加热,用于优先甲醇顶空采样。PANI@CNC/CNT 纳米多孔气凝胶膜具有固有的超高表面积,CNT/PANI 自由价电子提供高导电材料。测试了 PANI@CNC/CNT 甲醇传感器对甲醇、乙醇标准品和甲醇/乙醇混合物的响应。与乙醇相比,该传感器对甲醇的灵敏度和选择性高 46 倍,并在 0-7% 甲醇浓度范围内提供线性响应,偏离 10% 以上的线性。该传感器还用于测试葡萄酒中加标的甲醇标准品,产生线性 (R2 = 0.9842) 电阻变化,以响应 0-7% 范围内的甲醇浓度。不同浓度 (0.5-5.0%) 的三份标准的传感器精度平均约为 4.5%,表明设备的整体可靠性。样品加热和检测时间固定为 10 分钟,传感器表现出最佳性能,甲醇检测限为 0.30%。该传感器在一个月内进行了超过 24 次运行的测试,没有因性能下降而显着降低性能。多次使用而不会降低性能。已发现 PANI@CNC/CNT 可用作剂量传感器,用于室内空气质量监测和饮料掺假分析。9842) 电阻随甲醇浓度在 0-7% 范围内的变化而变化。不同浓度 (0.5-5.0%) 的三份标准的传感器精度平均约为 4.5%,表明设备的整体可靠性。样品加热和检测时间固定为 10 分钟,传感器表现出最佳性能,甲醇检测限为 0.30%。该传感器在一个月内进行了超过 24 次运行的测试,没有因性能下降而显着降低性能。多次使用而不会降低性能。已发现 PANI@CNC/CNT 可用作剂量传感器,用于室内空气质量监测和饮料掺假分析。9842) 电阻随甲醇浓度在 0-7% 范围内的变化而变化。不同浓度 (0.5-5.0%) 的三份标准的传感器精度平均约为 4.5%,表明设备的整体可靠性。样品加热和检测时间固定为 10 分钟,传感器表现出最佳性能,甲醇检测限为 0.30%。该传感器在一个月内进行了超过 24 次运行的测试,性能没有因退化而显着下降。多次使用而不会降低性能。已发现 PANI@CNC/CNT 可用作剂量传感器,用于室内空气质量监测和饮料掺假分析。0%) 平均 ~4.5%,表明设备的整体可靠性。样品加热和检测时间固定为 10 分钟,传感器表现出最佳性能,甲醇检测限为 0.30%。该传感器在一个月内进行了超过 24 次运行的测试,没有因性能下降而显着降低性能。多次使用而不会降低性能。已发现 PANI@CNC/CNT 可用作剂量传感器,用于室内空气质量监测和饮料掺假分析。0%) 平均 ~4.5%,表明设备的整体可靠性。样品加热和检测时间固定为 10 分钟,传感器表现出最佳性能,甲醇检测限为 0.30%。该传感器在一个月内进行了超过 24 次运行的测试,性能没有因退化而显着下降。多次使用而不会降低性能。已发现 PANI@CNC/CNT 可用作剂量传感器,用于室内空气质量监测和饮料掺假分析。该传感器在一个月内进行了超过 24 次运行的测试,没有因性能下降而显着降低性能。多次使用而不会降低性能。已发现 PANI@CNC/CNT 可用作剂量传感器,用于室内空气质量监测和饮料掺假分析。该传感器在一个月内进行了超过 24 次运行的测试,没有因性能下降而显着降低性能。多次使用而不会降低性能。已发现 PANI@CNC/CNT 可用作剂量传感器,用于室内空气质量监测和饮料掺假分析。
更新日期:2020-01-15
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