光纖表面鐵離子敏感膜的制備及其性能研究.pdf

1、光纖傳感器由于具有體積小、質(zhì)量輕、抗電磁干擾、易于復(fù)用和遠程傳感等優(yōu)點而受到越來越多的關(guān)注,光纖傳感器能夠在軍事、化學、醫(yī)學等特殊環(huán)境下和各種大型機電、石油化工、礦井等強電磁干擾和易燃易爆等惡劣環(huán)境中工作。近年來,光纖傳感器作為一種理想的化學傳感器成為研究的熱點,這類傳感器的傳感部位用自制敏感膜(能與被測參數(shù)相互作用來調(diào)制光載波)來代替光纖包層,其中膜的制備方法包括溶膠凝膠法,包埋法,層層自組裝法。本文利用靜電層層自組裝技術(shù)在光纖表面成

2、膜,通過在該自組裝膜中加入鐵離子指示劑的方法,得到了對鐵離子具有光學敏感性的自組裝膜。
　　靜電自組裝技術(shù)由于操作簡單、成本低、環(huán)境友好,并且可以用來進行靜電自組裝的物質(zhì)種類很多,制備的薄膜厚度和結(jié)構(gòu)可調(diào),組裝得到的膜的結(jié)合強度高而且致密,在催化、藥物釋放和傳感器等領(lǐng)域有著廣泛的用途。實驗以聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDDA)和聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)為材料,在經(jīng)羥基化處理后帶負電的石英片上制備了多層薄膜,并對加入磺基水楊酸和1-亞

3、硝基-2-萘酚-3,6-二磺酸二鈉一水合物分子兩種鐵離子指示劑后的敏感膜性能進行紫外可見吸光度測試和原子力顯微鏡形貌觀察,通過對比二者的各項性能指標尋求對鐵離子響應(yīng)最敏感且規(guī)律性最好的敏感膜組裝方法。并將該制膜法用于光纖敏感膜的自組裝,用于光纖敏感膜對鐵離子的響應(yīng)測試。
　　本文首先用紫外風光光度計、接觸角儀研究了 PDDA/PSS自組裝過程。紫外結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著組裝膜層數(shù)的增加,PDDA/PSS膜的吸光度增大,并且二者呈良好的線性關(guān)

4、系。用接觸角法研究了 PDDA/PSS膜的表面潤濕性,多層膜表面接觸角隨著層數(shù)開始呈不規(guī)則變化后呈現(xiàn)鋸齒狀變化規(guī)律,表明了 PDDA/PSS自組裝膜的結(jié)構(gòu)分為2個區(qū):I區(qū)有缺陷的“前驅(qū)層”和Ⅱ區(qū)規(guī)則的交替沉積的“本體層”。
　　其次,對分別在聚電解質(zhì) PDDA和 PSS中加入兩種指示劑制備的敏感膜進行鐵離子響應(yīng)測試,對經(jīng)過不同添加方式得到的指示劑含量不同的敏感膜進行紫外可見吸光度測試和原子力顯微鏡形貌觀察,結(jié)果得出,(1)加入鐵離

5、子指示劑制備的敏感膜可以增強膜對鐵離子的靈敏性;(2)加入兩種指示劑組裝的敏感膜對鐵離子均有響應(yīng)行為,但是加入指示劑1-亞硝基-2-萘酚-3,6-二磺酸二鈉一水合物分子組裝的敏感膜對鐵離子的響應(yīng)行為規(guī)律性更為明顯,所以選擇該敏感膜的制備方法用于后續(xù)的光纖敏感膜對鐵離子的響應(yīng)實驗研究。
　　最后,在光纖上成功組裝了含有指示劑1-亞硝基-2-萘酚-3,6-二磺酸二鈉一水合物分子的敏感膜,通過敏感膜與不同濃度梯度鐵離子作用的光功率輸出值