新型模式濾光光纖化學(xué)傳感器的研究.pdf

1、第一章:簡(jiǎn)述了光纖化學(xué)傳感器的工作原理、分類及優(yōu)點(diǎn)，重點(diǎn)綜述了光纖化學(xué)甲烷傳感器、光纖化學(xué)pH傳感器和基于模式濾光檢測(cè)的光纖化學(xué)傳感器的研究進(jìn)展。
　　第二章:基于裸光纖和毛細(xì)管構(gòu)建了模式濾光光纖化學(xué)甲醛傳感器。當(dāng)不同濃度的甲醛溶液通入該傳感器時(shí)，甲醛溶液就會(huì)發(fā)揮相當(dāng)于光纖包層的作用。由于不同濃度甲醛的折射率不同，光纖芯包界面的折射率必然會(huì)隨著甲醛濃度的改變而發(fā)生相應(yīng)變化，導(dǎo)致部分光從光纖側(cè)面漏出，漏出的光被置于光纖側(cè)面的電荷耦合

2、器件(CCD)捕獲并被儲(chǔ)存和處理，通過(guò)建立模式濾光強(qiáng)度與甲醛濃度的定量關(guān)系來(lái)測(cè)定甲醛。結(jié)果表明，模式濾光強(qiáng)度隨甲醛濃度的升高而降低。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下(入射角為6°、液體流速為1.12mL/min)，傳感器對(duì)甲醛的響應(yīng)時(shí)間(t95％)約為35s，甲醛的響應(yīng)范圍為0.0-36.0％ v/v，檢出限為0.08％ v/v。該傳感器具有良好的可逆性、重現(xiàn)性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度，為甲醛監(jiān)測(cè)提供了一種簡(jiǎn)便、靈敏、快速、準(zhǔn)確和經(jīng)濟(jì)的新方法。
　　第三

3、章:選用對(duì)甲烷有合適空腔大小的超分子——穴番A作光纖涂層材料，采用溶膠-凝膠法和浸涂技術(shù)將它涂在光纖表面制備修飾涂層光纖，然后將該光纖插入毛細(xì)管中搭建模式濾光光纖化學(xué)甲烷傳感器。當(dāng)甲烷通入該傳感系統(tǒng)時(shí)，甲烷就會(huì)與光纖涂層中的穴番A發(fā)生相互作用，導(dǎo)致光纖芯包界面的折射率發(fā)生變化，部分光從光纖側(cè)面漏出，漏出的光被置于光纖側(cè)面的CCD捕獲并被儲(chǔ)存和處理，根據(jù)模式濾光強(qiáng)度與甲烷濃度的定量關(guān)系建立測(cè)定甲烷的方法。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，模式濾光強(qiáng)度隨甲烷濃度的

4、升高而降低。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下(入射角為6°，氣體流速為0.25L/h)下，傳感器的響應(yīng)時(shí)間(t95％)約為5min，甲烷的響應(yīng)范圍為0.0-16.0％ v/v，檢出限為0.15％ v/v。該傳感器具有良好的重現(xiàn)性（甲烷濃度3％v/v，RSD＜7％，n=6）。涂層在6個(gè)月內(nèi)呈現(xiàn)良好的穩(wěn)定性。氧氣、氫氣、二氧化碳對(duì)測(cè)定基本不存在干擾，而二氯甲烷、四氯化碳對(duì)測(cè)定存在一定程度的干擾。與文獻(xiàn)報(bào)道的方法相比，該方法具有更低的檢出限。該傳感器為甲烷監(jiān)

5、測(cè)提供了一種新技術(shù)。
　　第四章:將指示劑甲酚紅制成溶膠，采用浸涂技術(shù)涂在光纖表面形成凝膠制得修飾涂層光纖，然后將該光纖插入毛細(xì)管中構(gòu)建模式濾光光纖化學(xué)pH傳感器。當(dāng)不同pH溶液引入該傳感器時(shí)，氫離子或氫氧根離子就會(huì)與涂層中的甲酚紅發(fā)生作用，引起甲酚紅所帶電荷發(fā)生改變，導(dǎo)致光纖芯包界面的折射率發(fā)生變化，部分光從光纖側(cè)面漏出，漏出的光被置于光纖側(cè)面的CCD捕獲并被儲(chǔ)存和處理，通過(guò)建立模式濾光強(qiáng)度與pH的定量關(guān)系來(lái)測(cè)定pH。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

6、明，光纖側(cè)面漏出的模式濾光信號(hào)強(qiáng)度隨涂層光纖表面溶液pH的增加而降低。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下(入射角為5°，液體流速為0.77mL/min)，傳感器的響應(yīng)時(shí)間(t95％)約為2-6min，模式濾光信號(hào)強(qiáng)度在pH9.0-13.0范圍內(nèi)呈S型曲線變化且有良好的線性關(guān)系。該傳感器具有較好的可逆性、重現(xiàn)性和準(zhǔn)確度，且一些常見的堿金屬離子、堿土金屬離子、過(guò)渡金屬離子等都對(duì)測(cè)定幾乎不存在干擾。與文獻(xiàn)報(bào)道的方法相比，該傳感器具有更高的靈敏度。該傳感器為較高

7、酸度溶液pH的監(jiān)測(cè)提供了一種新思路。
　　第五章:采用溶膠-凝膠法和浸涂技術(shù)將指示劑溴甲酚綠涂在光纖表面制得修飾涂層光纖，將該光纖插入毛細(xì)管中搭建模式濾光光纖化學(xué)pH傳感器。當(dāng)不同pH溶液引入該傳感器時(shí)，氫離子或氫氧根離子就會(huì)與光纖涂層中的溴甲酚綠發(fā)生作用導(dǎo)致它所帶的電荷發(fā)生改變，引起光纖芯包界面折射率發(fā)生變化，部分光從光纖側(cè)面漏出，漏出的光被置于光纖側(cè)面的CCD捕獲并被儲(chǔ)存和處理，通過(guò)建立模式濾光強(qiáng)度與pH的定量關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同

8、pH溶液的測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光纖側(cè)面漏出的模式濾光信號(hào)強(qiáng)度隨光纖涂層表面溶液pH的增加而降低。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下(入射角為5°，液體流速為0.96mL/min)，傳感器的響應(yīng)時(shí)間(t95％)約為100s，模式濾光信號(hào)強(qiáng)度在pH2.0-8.0范圍內(nèi)呈S型曲線變化且在pH3.0-7.0有良好的線性關(guān)系。該傳感器具有較好的可逆性、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。一些常見的離子對(duì)測(cè)定幾乎不存在干擾，但K+、Ca2+、pb2+對(duì)測(cè)定有干擾。該傳感器為酸性溶液pH