本文關(guān)鍵詞：間甲酚紫復(fù)合薄膜光波導(dǎo)元件的制備及氣敏性研究

  更多相關(guān)文章： 間甲酚紫 光波導(dǎo)(OWG)傳感元件 SO2 三甲胺(TMA) NO2

【摘要】：大氣污染和室內(nèi)空氣污染是被全世界關(guān)注的環(huán)境污染問題之一,隨著生活水平的提高人們更加重視生命健康。為了有效檢測(cè)污染物、預(yù)防災(zāi)害和保證生命健全,研究安全、可靠、連續(xù)、快速的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)痕量氣體的有效方法或新型傳感器具有十分重要的意義。光波導(dǎo)傳感器(OWG)能夠靈活地選擇敏感試劑,具有高靈敏度、響應(yīng)迅速、容易微型化、抗電磁干擾、可連續(xù)在線監(jiān)測(cè)、成本低廉等特點(diǎn),故在環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物化學(xué)檢測(cè)等領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用前景。這樣光波導(dǎo)傳感技術(shù)的應(yīng)用到氣體的檢測(cè)中體現(xiàn)出更高的價(jià)值。文章前言部分,從有害氣體的來源和危害出發(fā),講述了一般氣體的常用檢測(cè)方法及敏感材料的選擇背景,介紹了傳感器技術(shù)的分類。對(duì)光化學(xué)傳感器中的光波導(dǎo)傳感器的概況進(jìn)行了闡述,特別著重介紹了光波導(dǎo)傳感器的特點(diǎn)、分類及傳感原理。還介紹了光波導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展史、應(yīng)用、敏感薄膜材料和薄膜制作方法。第二章為間甲酚紫(m CP)-聚乙烯吡咯烷酮(PVP)復(fù)合薄膜/K+交換玻璃傳感元件對(duì)酸堿性氣體的氣敏研究。本章采用旋轉(zhuǎn)甩涂法將摻雜PVP的mCP溶液作為敏感試劑涂敷在K+交換玻璃表面制備了mCP-PVP復(fù)合薄膜/K+交換玻璃傳感元件,同時(shí)研究了該傳感元件對(duì)酸堿性氣體的氣敏性,并在分子吸附和光學(xué)特性的變化上面探究了敏感機(jī)理。研究結(jié)果表明,該敏感元件對(duì)濃度低于1×10-10(2.66×10-4 mg/m3)、1×10-10(1.41×10-4 mg/m3)、1×10-10(6.95×10-5 mg/m3)和1×10-13(2.41×10-7 mg/m3)的H2S、SO2、NH3和TMA氣體有很好的響應(yīng),并且響應(yīng)速度快、重復(fù)性好。第三章在第二章的工作基礎(chǔ)上對(duì)mCP-PVP復(fù)合薄膜/K+交換玻璃傳感元件制備進(jìn)行了優(yōu)化。以一定pH值的緩沖溶液調(diào)節(jié)mCP-PVP溶液的pH,并將其固定在K+交換玻璃表面,研制了一定pH值的mCP-PVP復(fù)合薄膜/K+交換玻璃傳感元件。對(duì)緩沖溶液pH值、mCP含量、PVP摻雜量及轉(zhuǎn)速進(jìn)行篩選,優(yōu)化后的傳感元件在選擇性上有了明顯的提高。該傳感元件對(duì)SO2有較好的選擇性,靈敏度高(響應(yīng)最低濃度為1×10-14(1.41×10-8 mg/m3)),響應(yīng)-恢復(fù)時(shí)間短,并且具有重復(fù)性。第四章為mCP-硬脂酸(SA)復(fù)合薄膜/K+交換玻璃傳感元件的氣敏性能研究。本章以旋轉(zhuǎn)甩涂法將SA摻雜的間甲酚紫復(fù)合溶液涂敷在K+交換玻璃表面,制備了m-CP-SA復(fù)合薄膜/K+交換玻璃傳感元件,對(duì)m-CP含量和SA摻雜量進(jìn)行篩選,并研究了該薄膜的氣敏性,該傳感元件對(duì)NO2有很強(qiáng)的選擇性響應(yīng),且響應(yīng)濃度低于1×10-11(1.88×10-5 mg/m3),而且該傳感元件的靈敏度高、響應(yīng)迅速。第五章為mCP-PVP-SA復(fù)合薄膜/K+交換玻璃傳感元件的氣敏性能研究。本章用旋轉(zhuǎn)甩涂法將以PVP-SA混合溶液摻雜的mCP復(fù)合溶液涂敷在K+交換玻璃表面,制備了mCP-PVP-SA復(fù)合薄膜/K+交換玻璃傳感元件。在第二章的基礎(chǔ)上繼續(xù)篩選了SA的最佳摻雜量,并研究了該薄膜的氣敏性,該傳感元件對(duì)SO2有良好的選擇性響應(yīng),且響應(yīng)濃度低于1×10-13(1.41×10-7 mg/m3)。盡管該敏感膜響應(yīng)快,但靈敏度不及一定pH值的mCP-PVP復(fù)合薄膜/K+交換復(fù)合玻璃傳感元件的高。第六章是結(jié)論部分,總結(jié)本研究的所有工作內(nèi)容。
【關(guān)鍵詞】：間甲酚紫 光波導(dǎo)(OWG)傳感元件 SO2 三甲胺(TMA) NO2
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• abstract5-10
• 第一章 前言10-22
• 1.1 研究背景10-11
• 1.1.1 有害氣體10
• 1.1.2 指示劑10-11
• 1.2 傳感器技術(shù)11-14
• 1.2.1 化學(xué)傳感器11
• 1.2.2 氣體傳感器11-14
• 1.3 光波導(dǎo)傳感器14-19
• 1.3.1 光波導(dǎo)傳感器的發(fā)展14
• 1.3.2 光波導(dǎo)傳感器的分類14-17
• 1.3.3 光波導(dǎo)傳感器的傳感原理17-18
• 1.3.4 光波導(dǎo)傳感器的應(yīng)用18-19
• 1.4 光波導(dǎo)元件中的敏感材料19-20
• 1.4.1 有機(jī)材料19
• 1.4.2 無機(jī)材料19-20
• 1.4.3 光波導(dǎo)敏感薄膜的制作方法20
• 1.5 課題來源及論文工作20-22
• 第二章 mCP-PVP復(fù)合薄膜/K~+交換玻璃傳感元件的制備及其氣敏研究22-43
• 2.1 引言22-23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分23-28
• 2.2.1 儀器和試劑23-24
• 2.2.2 K~+交換玻璃光波導(dǎo)的制備24-25
• 2.2.3 傳感元件的制備25-26
• 2.2.4 標(biāo)準(zhǔn)氣體的制備26-27
• 2.2.5 光波導(dǎo)檢測(cè)系統(tǒng)27-28
• 2.3 結(jié)果與討論28-42
• 2.3.1 敏感薄膜的FT-IR分析28-29
• 2.3.2 檢測(cè)原理29-33
• 2.3.3 傳感元件制備條件的選擇33-35
• 2.3.4 mCP-PVP復(fù)合薄膜厚度的測(cè)量35
• 2.3.5 傳感元件的光波導(dǎo)響應(yīng)35-37
• 2.3.6 傳感元件對(duì)H_2S和SO_2的響應(yīng)37-40
• 2.3.7 傳感元件對(duì)NH_3和TMA的響應(yīng)40-42
• 2.4 小結(jié)42-43
• 第三章 緩沖液對(duì)mCP-PVP復(fù)合薄膜/K~+交換玻璃傳感元件氣敏性的研究43-52
• 3.1 引言43
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分43-46
• 3.2.1 儀器和試劑43-44
• 3.2.2 緩沖溶液的配制44
• 3.2.3 一定pH的傳感元件的制備44-45
• 3.2.4 標(biāo)準(zhǔn)氣體的制備與檢測(cè)45-46
• 3.3 結(jié)果與討論46-51
• 3.3.1 檢測(cè)原理46-47
• 3.3.2 pH值對(duì)傳感元件氣敏性能和選擇性的影響47-48
• 3.3.3 傳感元件制備條件的選擇48-49
• 3.3.4 m-CP-PVP復(fù)合薄膜厚度的測(cè)試49-50
• 3.3.5 酸性氣體的檢測(cè)50-51
• 3.4 小結(jié)51-52
• 第四章 mCP-SA復(fù)合薄膜/K~+交換玻璃傳感元件的制備及其氣敏研究52-62
• 4.1 引言52
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分52-55
• 4.2.1 儀器和試劑52-53
• 4.2.2 傳感元件的制備53-54
• 4.2.3 標(biāo)準(zhǔn)氣體的制備及檢測(cè)54-55
• 4.3 結(jié)果及討論55-61
• 4.3.1 敏感薄膜的FT-IR分析55-56
• 4.3.2 檢測(cè)原理56-57
• 4.3.3 傳感元件制備條件的選擇57-58
• 4.3.4 mCP-SA復(fù)合薄膜厚度的測(cè)量58-59
• 4.3.5 傳感元件的光波導(dǎo)響應(yīng)59-60
• 4.3.6 傳感元件對(duì)NO_2的響應(yīng)60-61
• 4.4 小結(jié)61-62
• 第五章 mCP-PVP-SA復(fù)合薄膜/K~+交換玻璃傳感元件的制備及其氣敏研究62-72
• 5.1 引言62
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分62-64
• 5.2.1 儀器和試劑62
• 5.2.2 傳感元件的制備62-64
• 5.2.3 標(biāo)準(zhǔn)氣體的制備與檢測(cè)64
• 5.3 結(jié)果及討論64-71
• 5.3.1 傳感元件的FT-IR分析64-65
• 5.3.2 檢測(cè)原理65-66
• 5.3.3 傳感元件制備條件的選擇66-68
• 5.3.4 mCP-PVP-SA復(fù)合薄膜厚度的測(cè)量68
• 5.3.5 傳感元件的光波導(dǎo)響應(yīng)68-69
• 5.3.6 傳感元件對(duì)SO_2的響應(yīng)69-71
• 5.4 小結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)論及展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-83
• 碩士研究生期間論文發(fā)表情況83-84
• 致謝84-86

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