間甲酚紫復(fù)合薄膜光波導(dǎo)元件的制備及氣敏性研究.pdf

1、大氣污染和室內(nèi)空氣污染是被全世界關(guān)注的環(huán)境污染問題之一，隨著生活水平的提高人們更加重視生命健康。為了有效檢測污染物、預(yù)防災(zāi)害和保證生命健全，研究安全、可靠、連續(xù)、快速的現(xiàn)場檢測痕量氣體的有效方法或新型傳感器具有十分重要的意義。光波導(dǎo)傳感器（OWG）能夠靈活地選擇敏感試劑，具有高靈敏度、響應(yīng)迅速、容易微型化、抗電磁干擾、可連續(xù)在線監(jiān)測、成本低廉等特點，故在環(huán)境監(jiān)測、生物化學(xué)檢測等領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用前景。這樣光波導(dǎo)傳感技術(shù)的應(yīng)用到氣體的檢

2、測中體現(xiàn)出更高的價值。
　　文章前言部分，從有害氣體的來源和危害出發(fā)，講述了一般氣體的常用檢測方法及敏感材料的選擇背景，介紹了傳感器技術(shù)的分類。對光化學(xué)傳感器中的光波導(dǎo)傳感器的概況進行了闡述，特別著重介紹了光波導(dǎo)傳感器的特點、分類及傳感原理。還介紹了光波導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展史、應(yīng)用、敏感薄膜材料和薄膜制作方法。
　　第二章為間甲酚紫（mCP）-聚乙烯吡咯烷酮（PVP）復(fù)合薄膜/K+交換玻璃傳感元件對酸堿性氣體的氣敏研究。本章采用旋轉(zhuǎn)

3、甩涂法將摻雜PVP的mCP溶液作為敏感試劑涂敷在K+交換玻璃表面制備了mCP-PVP復(fù)合薄膜/K+交換玻璃傳感元件，同時研究了該傳感元件對酸堿性氣體的氣敏性，并在分子吸附和光學(xué)特性的變化上面探究了敏感機理。研究結(jié)果表明，該敏感元件對濃度低于1×10-10（2.66×10-4 mg/m3）、1×10-10（1.41×10-4 mg/m3）、1×10-10（6.95×10-5 mg/m3）和1×10-13（2.41×10-7 mg/m3）的

4、H2S、SO2、NH3和TMA氣體有很好的響應(yīng)，并且響應(yīng)速度快、重復(fù)性好。
　　第三章在第二章的工作基礎(chǔ)上對mCP-PVP復(fù)合薄膜/K+交換玻璃傳感元件制備進行了優(yōu)化。以一定pH值的緩沖溶液調(diào)節(jié)mCP-PVP溶液的pH，并將其固定在K+交換玻璃表面，研制了一定pH值的mCP-PVP復(fù)合薄膜/K+交換玻璃傳感元件。對緩沖溶液pH值、mCP含量、PVP摻雜量及轉(zhuǎn)速進行篩選，優(yōu)化后的傳感元件在選擇性上有了明顯的提高。該傳感元件對SO2有

5、較好的選擇性，靈敏度高（響應(yīng)最低濃度為1×10-14（1.41×10-8 mg/m3）），響應(yīng)-恢復(fù)時間短，并且具有重復(fù)性。
　　第四章為mCP-硬脂酸（SA）復(fù)合薄膜/K+交換玻璃傳感元件的氣敏性能研究。本章以旋轉(zhuǎn)甩涂法將SA摻雜的間甲酚紫復(fù)合溶液涂敷在K+交換玻璃表面，制備了m-CP-SA復(fù)合薄膜/K+交換玻璃傳感元件，對m-CP含量和SA摻雜量進行篩選，并研究了該薄膜的氣敏性，該傳感元件對NO2有很強的選擇性響應(yīng)，且響應(yīng)濃度

6、低于1×10-11（1.88×10-5 mg/m3），而且該傳感元件的靈敏度高、響應(yīng)迅速。
　　第五章為mCP-PVP-SA復(fù)合薄膜/K+交換玻璃傳感元件的氣敏性能研究。本章用旋轉(zhuǎn)甩涂法將以PVP-SA混合溶液摻雜的mCP復(fù)合溶液涂敷在K+交換玻璃表面，制備了mCP-PVP-SA復(fù)合薄膜/K+交換玻璃傳感元件。在第二章的基礎(chǔ)上繼續(xù)篩選了SA的最佳摻雜量，并研究了該薄膜的氣敏性，該傳感元件對SO2有良好的選擇性響應(yīng)，且響應(yīng)濃度低于1