基于鈍化多孔硅的光纖SO-,2-傳感技術(shù)研究.pdf

1、二氧化硫(SO<,2>)的大量排放造成了嚴(yán)重的大氣污染，對人類的生存環(huán)境帶來巨大的威脅，嚴(yán)格控制SO<,2>排放迫在眉睫，而采用有效手段動態(tài)連續(xù)監(jiān)測大氣中SO<,2>含量則是控制SO<,2>排放的前提。目前用于SO<,2>含量檢測的方法仍存在一定不足，迫切需要研發(fā)可實(shí)時(shí)在線連續(xù)監(jiān)測SO<,2>的新技術(shù)。多孔硅是一種以硅原子簇為骨架的海綿狀新型功能材料，具有室溫發(fā)光的特性且在SO<,2>氣氛中其發(fā)光會發(fā)生猝滅，因此可以作為全固態(tài)新型傳感基

2、底材料?；趯?shí)驗(yàn)室前期工作，論文以n型單晶硅片作為原料，采用電化學(xué)陽極氧化法在單晶硅表面制備多孔硅薄膜并對其進(jìn)行鈍化處理，形成具有一定抗氧化能力同時(shí)具備SO<,2>傳感性能的多孔硅材料。具體內(nèi)容包括： (1)綜述目前用于SO<,2>含量檢測的國內(nèi)外檢測手段，分析多孔硅功能材料制備、鈍化處理、應(yīng)用的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向； (2)實(shí)驗(yàn)部分研究了電化學(xué)陽極氧化法制備多孔硅的條件，提出了形成多孔硅且用于SO<,2>氣體傳感的

3、最佳制備條件：電流密度50mA·cm<'-2>，電解液組成HF/C<,2>H<,5>OH=1：1(V/V)，陽極氧化時(shí)間為15min，同時(shí)采用300W碘鎢燈照射其拋光面；提出了基于無機(jī)強(qiáng)酸和醇混合溶液的紫外光(UV)氧化法，考察了鈍化處理后多孔硅發(fā)光的穩(wěn)定性，結(jié)果表明經(jīng)該方法鈍化處理的多孔硅在空氣中放置12個(gè)月后仍然保持良好的發(fā)光性能，鈍化效果好且對SO<,2>氣體非常敏感； (3)開展基于鈍化多孔硅傳感SO<,2>的定性、定量

4、研究，獲取了SO<,2>氣體傳感的響應(yīng)時(shí)間和可逆性。結(jié)果表明鈍化處理后的多孔硅對SO<,2>氣體表現(xiàn)出良好的熒光猝滅特性和可逆性，多孔硅熒光猝滅幅度與SO<,2>濃度之間呈正相關(guān)；同時(shí)針對典型大氣污染源其他氣體的含量考察了多孔硅對SO<,2>的選擇性，發(fā)現(xiàn)除NO<,2>(>100ppm)會對多孔硅的發(fā)光產(chǎn)生輕微的影響外，其他氣體(CO、CO<,2>、NO)均無影響；最后結(jié)合分子猝滅的動力學(xué)原理和Stern-Volmer方程得到了多孔硅用