基于納米TiO-,2--SiO-,2-復合氧化物的傳感器的研究.pdf

1、過氧化氫主要用于紡織、造紙行業(yè)的漂白，化學行業(yè)中的氧化、環(huán)保領(lǐng)域的殺菌、消毒等許多方面。它會對生物系統(tǒng)造成損害，并且與中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)。因此，研究微量過氧化氫的測定方法具有重要意義。 過氧化氫的測定方法很多，其中包括滴定法，分光光度法，熒光法，電化學法和色譜法等。然而，據(jù)我們所知，基于室溫磷光來測定過氧化氫的傳感器尚未見報道。我們通過溶膠一凝膠法合成了納米TiO<,2>/SiO<,2>復合氧化物，該材料在室溫下用紫外光照射后

2、，發(fā)出很強的磷光。其磷光的最大激發(fā)波長為403nm，發(fā)射波長在450 nm到650 nm范圍內(nèi)。研究發(fā)現(xiàn)，該復合物的磷光能夠被過氧化氫的猝滅。 當把不同濃度的過氧化氫溶液加入到復合物時，發(fā)現(xiàn)隨著過氧化氫濃度的增加，磷光強度成線性下降。當H<,2>O<,2>濃度從1×10<'-6>mol/L增加到1×10<'-2>mol/L時，lgC(H<,2>O<,2>)與lg[(P<,0>-P)/P]顯示出線性關(guān)系。線性方程為y=0.5924

3、X-2.3841，線性相關(guān)系數(shù)為r=0.9955，檢測下限為5.6×10<'-7> mol/L。說明該復合物的磷光對過氧化氫有著很好的響應。 此外，在納米TiO<,2>/SiO<,2>復合氧化物中加入不同濃度的過氧化氫溶液后，它立即變色。隨著加入的過氧化氫溶液濃度的增加，納米TiO<,2>/SiO<,2>復合氧化物的顏色從淺黃色逐漸變成橙黃色。因此，通過該復合物可以用肉眼觀察來估算溶液中H<,2>O<,2>的濃度。這種顏色變化可

4、以作為比色傳感器來測定溶液中的過氧化氫。 還研究了過氧化氫使納米TiO<,2>/SiO<,2>復合氧化物磷光猝滅的機理。紅外光譜證明了TiO<,2>/SiO<,2>復合物中Ti-O-Si鍵的存在。它能發(fā)出磷光與Ti-O-Si的振動模式有關(guān)。然而，當復合物與H<,2>O<,2>反應后，在復合物中形成了三角形的Ti(O<'-><,2>)，通過XPS，ESR，和EXAFS測試證實了該物質(zhì)的存在。XPS說明了復合物中Ti的價態(tài)。XPS圖

5、譜顯示在加入H<,2>O<,2>溶液后復合物中Ti<'2>P<,3/2>的結(jié)合能相對與原來的復合物略有增加，這揭示出在TiO<,2>/SiO<,2>復合物中形成了Ti-O-O-Si超氧化物。為了完善XPS的結(jié)果，我們對TiO<,2>/SiO<,2>復合物進行了ESR的測定。測試數(shù)據(jù)顯示，在TiO<,2>/SiO<,2>復合物中加入H<,2>O<,2>后，產(chǎn)物具有超氧離子(O<'-><,2>)特征的g值，說明復合物中存在該陰離子。EXAF

6、S數(shù)據(jù)的分析提供了關(guān)于TiO<,2>/SiO<,2>復合物中Ti周圍環(huán)境的有用信息。譜圖說明加入H<,2>O<,2>后，YiO<,2>/SiO<,2>復合物中的Ti的化學環(huán)境發(fā)生了變化，這導致硅鏈從Ti上分裂開。因此，三角形的Ti(O<'-><,2>)的形成阻礙了Ti-O-Si的振動，從而導致了TiO<,2>/SiO<,2>復合物磷光的猝滅。 另外，本文還采用溶膠—凝膠法制備了TiO<,2>、SiO<,2>和多孔、疏松、比表面積