表面敏感膜与被测气体分子之间的吸附作用

由于声波型气体传感器QCM和SAW所敏感的参数主要是在谐振器表面敏感膜所吸附气体引起的声波参数变化，所以表面敏感膜对待测气体的吸附形式是影响传感器性能的重要因素。

表面敏感膜与被测气体分子之间的吸附作用包括物理吸附、化学吸附和分子间作用力[92]。物理吸附主要依靠范德华力的相互作用，吸附力不是很强，温度稍微提高或通入解析气体就完全脱附，虽然是可逆过程但选择性差；化学吸附依靠化学键形成或破裂的相互作用，即使温度升高，吸附质也不脱附，所以虽然选择性好但却是不可逆过程。为了使气体分子在敏感膜上吸附和脱附可逆，同时又有一定的选择性，敏感膜和被吸附分子之间形成的作用关系通常是分子间作用力。

分子间作用力主要包括London色散力（London Dispersion Force）、偶极子相互作用（Electric Dipole-Dipole Interaction）和氢键（Hydrogen-Bond）作用等[92]。

固体表面原子和吸附质分子之间或吸附质分子相互之间彼此靠近时，吸附质分子和表面原子的原子核由于同周围轨道的电子产生相对振动，产生瞬间极化，并诱导邻近原子产生极化，在这两个极化原子之间存在约104 J/mol的弱的电相互作用力即为London色散力，该力的大小与r−6成正比，r表示原子间的距离。

表面偶极子或具有表面极性官能团的键矩（Bond Moment）与偶极性吸附分子发生的相互作用力称为偶极子相互作用，这种作用正比于r−3，比London色散力小。而四极子相互作用指的是具有四极矩的吸附质与表面的四极子发生吸附相互作用，它比偶极子相互作用力更弱。London色散力、偶极子相互作用和四极子相互作用（Electric Quadrupole Interaction）总称为Van der Waals力。

固体表面往往存在含氢原子的极性官能团，如羟基（—OH）、羧基（—COOH）和磺酸基（—SO3H）等，这些表面官能团上的氢原子同吸附分子中电负性大的原子，如氧、硫、氮、氟、氯的孤对电子（Lone Pair Electron）作用，形成键角∠O—H···X约为180°的氢键（直线形σ键）。同样，结合在表面官能团中氢原子上的氧、氮、氟等原子的孤对电子也可与吸附分子中的氢原子作用形成氢键。氢键的强度是Van der Waals力的5～10倍，通过氢键吸附的分子在室温很难脱附，需要在100℃～150℃真空除气才能脱附，对含微孔的多孔体，脱附温度更高。