光纖氧、乙炔氣體敏感材料及其傳感器性能研究.pdf

1、氣態(tài)氧和溶解氧的測(cè)定在醫(yī)學(xué)、工業(yè)分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域中具有重要的意義.由于光纖氧傳感器具有本質(zhì)安全、靈敏度高、檢測(cè)精度高、響應(yīng)時(shí)間快、不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn),并可對(duì)危險(xiǎn)環(huán)境中的氣態(tài)氧和溶解氧進(jìn)行遠(yuǎn)程、連續(xù)和在線監(jiān)控,近年來,其研究受到了人們的極大關(guān)注.該文以聚氯乙烯(PVC)和聚苯乙烯(PS)為基質(zhì)材料分別固定釕(Ⅱ)-鄰菲咯啉(Ru(phen)<,3>Cl<,2>)和釕(Ⅱ)-二氮雜菲(Ru(bathophen)<,3>Cl<,2>)為熒

2、光指示劑,制備出光纖氧敏感膜.采用鎖相放大技術(shù),這些膜在對(duì)氣態(tài)氧和溶解氧進(jìn)行測(cè)定時(shí)具有響應(yīng)時(shí)間快、重復(fù)性和穩(wěn)定性好等特點(diǎn).對(duì)乙炔氣體的在線檢測(cè)在電力工業(yè)、石化等領(lǐng)域中十分重要.該文研制的吸收型光纖乙炔傳感器是利用乙炔氣體的特征吸收峰來在線檢測(cè)乙炔氣體的含量的,且整個(gè)過程利用的是光波導(dǎo),因此它有本質(zhì)防爆功能.在檢測(cè)乙炔時(shí)該傳感器響應(yīng)快、重復(fù)性好.該論文內(nèi)容主要包括以下兩個(gè)主要方面:熒光指示劑合成和氧傳感膜的制備及其性能研究與應(yīng)用;吸收型光

3、纖乙炔傳感器的設(shè)計(jì)及其對(duì)乙炔氣體的在線檢測(cè).(1)以PVC為基質(zhì)材料,采用高分子膜法將熒光指示劑Ru(bpy)<,3>Cl<,2>和Ru(phen)<,3>Cl<,2>固定于其中制備出熒光性能優(yōu)良的氧PVC敏感膜.實(shí)驗(yàn)證明了包埋Ru(phen)<,3>Cl<,2>的PVC敏感膜性能相對(duì)較好,該敏感膜對(duì)氣態(tài)氧的響應(yīng)時(shí)間小于30s,檢測(cè)下限為5ppm,檢測(cè)精度為0.5％,具有較好的重復(fù)性和穩(wěn)定性.(2)采用水合三氯化釕和4,7-二苯基-1,

4、10-鄰菲咯啉合成熒光指示劑——釕(Ⅱ)-二氮雜菲(Ru(bathophen)<,3>Cl<,2>),通過紅外光譜、熒光光譜等方法對(duì)該指示劑進(jìn)行表征,得到其具有優(yōu)良的熒光性能.將其固定于PS膜中制成PS敏感膜,由于該指示劑本質(zhì)上不溶于水,在制備敏感膜時(shí)適當(dāng)控制成膜配比,可最大限度地防止熒光指示劑的滲漏,因此該指示劑特別適合長期檢測(cè)溶解氧.(3)設(shè)計(jì)出一種吸收型光纖乙炔氣體傳感器裝置.從材料學(xué)的角度對(duì)光源、氣室和光探測(cè)器進(jìn)行了選擇和研究.