【摘要】：金屬卟啉類化合物的研究在近年來受到廣泛關(guān)注,其以優(yōu)越的光電性能及對某些官能團的識別而具有很好的氣敏性,因此將其應(yīng)用于氣體檢測方面具有重要意義。本文制備了金屬(Fe、Co、Mn)四苯基卟啉化合物,對其氣敏性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究,通過模擬實驗,探討了干擾氣體對敏感元件氣敏性能的影響,以及環(huán)境濕度對傳感元件的影響。本章的前言部分分別系統(tǒng)地介紹了傳感器和氣體傳感器的定義及分類;介紹了光波導(dǎo)氣體傳感器的發(fā)展、分類及應(yīng)用;重點介紹了光波導(dǎo)氣敏材料的選擇。在第二章中,系統(tǒng)地對卟啉及金屬卟啉類化合物的特點、合成方法進(jìn)行了介紹;通過Adler法合成了四苯基卟啉及金屬(Fe、Co、Mn)四苯基卟啉,柱色譜提純;探討了實驗合成過程中反應(yīng)溶劑、合成時間對卟啉產(chǎn)率的影響;通過核磁共振(~1H NMR)、X射線光電子能譜(XPS)、紅外光譜(FT-IR)和紫外可見光譜(UV-Vis)手段對其進(jìn)行了表征,并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探討。在第三章中,將FeTPP作為敏感試劑,利用旋轉(zhuǎn)甩涂法制備了FeTPP薄膜/K~+交換玻璃光波導(dǎo)敏感元件。在室溫下對甲苯、二甲苯、乙二胺等23種氣體(飽和蒸汽)進(jìn)行多次檢測,確定主要檢測對象后,探討了薄膜的形貌對FeTPP敏感材料氣敏性的影響;通過模擬實驗,測定了干擾氣體(甲苯、氨氣、乙醇)對FeTPP敏感元件氣敏性能的影響;同時檢測了環(huán)境濕度對于敏感元件的影響。實驗結(jié)果表明,所制備的敏感元件對乙二胺氣體(蒸汽)表現(xiàn)出較好的選擇性響應(yīng),能夠測定體積比為1×10~(-10)(V/V_0)的乙二胺氣體;在干擾氣體存在的情況下,該傳感元件對乙二胺氣體的檢測體積比可達(dá)1×10~(-7)(V/V_0),環(huán)境濕度對于敏感元件的影響較小。在第三章實驗的基礎(chǔ)上,為了進(jìn)一步探討金屬卟啉配合物分子中心的金屬元素對于被測氣體的不同響應(yīng),制備了CoTPP薄膜/K~+交換玻璃光波導(dǎo)元件,在室溫下對18種揮發(fā)性氣體(飽和蒸汽)進(jìn)行多次檢測,探討了環(huán)境濕度對敏感元件的影響,同樣測試了干擾氣體對于敏感元件氣敏性的影響。實驗結(jié)果表明:所制備的敏感元件對乙醇?xì)怏w表現(xiàn)出較好的選擇性,可以檢測到體積比為1×10~(-6)(V/V_0)的乙醇?xì)怏w,在干擾氣體(苯、甲苯、氨氣)存在的情況下,可以檢測到體積比為1×10~(-4)(V/V_0)的乙醇?xì)怏w,當(dāng)干擾氣體(苯、甲苯、氨氣)的體積比低于1×10~(-5)(V/V_0)時,對乙醇?xì)怏w的響應(yīng)產(chǎn)生較小的影響,環(huán)境濕度對敏感元件的影響可以忽略。第五章是在前兩章工作的基礎(chǔ)上,篩選了中心離子具有空軌道的四苯基卟啉錳作為敏感試劑,制備了四苯基卟啉錳薄膜/K~+交換玻璃光波導(dǎo)元件,在室溫下對苯類、胺類、醇類等19種揮發(fā)性氣體(飽和蒸汽)進(jìn)行了多次檢測;通過模擬實驗探討干擾氣體對于敏感元件氣敏性的影響;與前兩章不同的是:針對環(huán)境濕度對敏感元件氣敏性的影響進(jìn)行了更加深入地探討。結(jié)果表明:制備的MnTPP敏感元件對三甲胺氣體(蒸汽)具有非常好的選擇性響應(yīng)�？梢詸z測體積比為1×10~(-8)(V/V_0)的純?nèi)装窔怏w;在與干擾氣體(二氯甲烷、氯仿、四氯化碳)混合時,可以檢測體積比為1×10~(-7)(V/V_0)的三甲胺氣體。在三種干擾氣體(甲胺、氨氣、乙醇)體積比不大于1×10~(-4)(V/V_0)時,其對三甲胺氣體響應(yīng)的影響較小。濕度對敏感元件的影響較小,但環(huán)境濕度大于70%RH時,會對TMA氣體的響應(yīng)有一定程度的影響。
【圖文】：

備[2]。國的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)將傳感器定義為：能夠感受一定的被測信息，并按照一定到的被測信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換的器件或設(shè)備[3]。.1.2 傳感器的組成感器的組成如圖 1-1 所示，，通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、調(diào)節(jié)電路及相

氣體傳感器分析方法
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP212;TN252

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2696097