石英表面化學鍍Ni-P及冰吸附過程的壓電傳感監(jiān)測.pdf

1、石英晶體微天平(QCM)是一種對質(zhì)量變化高度敏感的化學傳感器,具有靈敏度高,無需標記處理、可原位,實時監(jiān)測界面過程的優(yōu)點,在界面?zhèn)髻|(zhì)過程研究中獲得了廣泛的應(yīng)用.本論文先介紹了近年來QCM的發(fā)展概況,開展了以下研究工作.
　　1、液隔電極式壓電傳感器實時監(jiān)測石英表面化學鍍Ni-P
　　本章用液隔電極壓電傳感器(ESPS)監(jiān)測了在石英表面化學鍍 Ni-P層的相關(guān)動力學過程.在除油和粗化過程的質(zhì)量變化分別遵循指數(shù)衰減和線性下降模式

2、.隨著 HF+H2SiF6濃度增加和溶液溫度升高,石英腐蝕速率增加.非離子型表面活性劑 OP的存在可降低腐蝕速率.初始的Ni-P層化學鍍過程包含四個階段:誘導(dǎo)期,加速期,減速期和穩(wěn)定期.升高溶液溫度使沉積速率增大.在所用的實驗條件下,在40和48?C,沉積速率分別是26.7和45.3 nm/min.Ni-P層在1mol/L的HCl溶液中,在最初的10分鐘溶解速率隨著接觸時間延長而降低,然后穩(wěn)定在0.12nm/min的水平,Ni-P層在A

3、l2O3拋光粉中的磨損速率比在1mol/L的HCl溶液中的溶解速率大,而且隨時間變化不大. ESPS技術(shù)是原位監(jiān)測石英材料上化學鍍過程質(zhì)量變化的有效工具.
　　2、非均勻膜層的壓電傳感檢測方法與冰膜吸附研究
　　本章將 QCM用于冰膜吸附的研究中,實驗過程中發(fā)現(xiàn)在QCM表面制備冰膜后常出現(xiàn)峰分裂的現(xiàn)象,采用峰高加權(quán)平均算法,用以測定峰分裂條件下 QCM的表面質(zhì)量變化,觀察了冰膜在低溫條件下升華過程.通過條件優(yōu)化,在QCM表面

4、制備成均勻、剛性的薄冰膜層,避免諧振峰的分裂,降低冰膜的升華速率,研究了冰膜與乙醇、HCl和NH3三種氣體作用過程中冰膜的質(zhì)量變化和粘度變化,討論了冰膜厚度、吸附物濃度的影響.在乙醇吸附體系中,冰膜融化,頻率變化來自相變過程,在HCl吸附體系中,頻率變化來自表面吸附與膜粘度變化,在NH3吸附體系中,冰膜保持剛性,頻率變化來自表面吸附,用阻抗分析法可以區(qū)分與校正冰膜升華與非質(zhì)量效應(yīng)的影響,為拓展 QCM的低溫區(qū)的應(yīng)用進行了有益的探索.

5、r>　　3、超聲波對石英晶體微天平響應(yīng)性能的影響
　　本章以阻抗分析法研究了超聲波對石英晶體微天平(QCM)響應(yīng)特性的影響,結(jié)果表明,在超聲波存在時 QCM的縱波傳播與反射受到干擾,QCM的阻抗-頻率曲線上出現(xiàn)很多的毛刺干擾波,使 QCM的信噪比下降.當采取消除縱波干擾的措施后,毛刺干擾波消失,實驗測試了QCM的諧振頻率及動態(tài)電阻對表面質(zhì)量負載變化及液體粘度、密度的改變的響應(yīng),證實超聲波對QCM的厚度剪切模式無影響.QCM應(yīng)用于監(jiān)