金屬有機框架化合物不僅具有巨大的比表面積和貫通的納米孔道結構,而且具有豐富的主客體化學性質。利用MOFs的這些優(yōu)異性質發(fā)展高質量的傳感器具有非常重要的意義。本文以發(fā)展基于金屬有機框架光學薄膜的具有自表達特性的裸眼檢測傳感器為目標,以MOFs納米顆粒為構筑基元,分別制備了MOFs單層光學薄膜、MOFs/TiO_2交替多層光學薄膜和MOFs光學薄膜傳感陣列,并研究它們的傳感性能。開展的主要工作如下:(1)制備MOFs單層光學薄膜并研究其傳感性能。選用NH_2-MIL-88B作為研究對象,通過水熱法合成NH_2-MIL-88B納米顆粒,進而通過旋涂法制備光學薄膜。研究發(fā)現(xiàn)旋涂液濃度、旋涂速率、旋涂次數(shù)對光學薄膜性質均有影響。單層光學薄膜具有良好的傳感性能,可以通過顏色變化選擇性地檢測出不同的溶劑,實現(xiàn)可視化裸眼檢測。其選擇性機理是NH_2-MIL-88B在不同的溶劑蒸氣氛圍中具有不同程度的晶體結構改變。(2)制備MOFs交替多層光學薄膜并研究其傳感性能。選用NH_2-MIL-88B作為研究對象,納米TiO_2層作為交替層,通過交替旋涂制備MOFs/TiO_2交替多層光學薄膜。研究發(fā)現(xiàn)旋涂層數(shù)、NH_2-MIL-88B納米顆粒濃度、處理溫度和入射光角度等因素對光學薄膜性質都有影響。光學薄膜對常見溶劑具有傳感選擇性,而且可用于檢測水和乙醇混合溶劑的濃度。光學薄膜具有良好的熱穩(wěn)定性、抗超聲破壞和耐久性。(3)制備MOFs光學薄膜傳感陣列并研究其傳感性能。選用多種MOFs納米顆粒,分別制備光學薄膜作為傳感陣列單元。先研究每一種傳感單元對溶劑蒸氣的傳感性能,然后將其陣列化。不同溶劑在傳感陣列上有獨特的響應信號,形成指紋譜,可以區(qū)分開。主成分分析表明傳感陣列對醇類、烷烴類和水有非常好的區(qū)分度。聚類分析表明傳感陣列可以很好地對目標分子進行分類,甲醇、乙醇和異丙醇化學結構有內在的聯(lián)系分為一大類,而水和庚烷則可以分為另外兩類。

【學位級別】：碩士

【學位授予年份】：2014

【分類號】：O627;TB383.2

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本文編號：2158956