基于多孔硅的光學(xué)傳感器的研究.pdf

1、由于多孔硅比表面積大、易于表面修飾以及與傳統(tǒng)IC工藝的兼容性，使其作為一種全新的材料應(yīng)用于傳感領(lǐng)域中。然而多孔硅對(duì)物質(zhì)沒(méi)有選擇性，任何進(jìn)入多孔硅孔道中的物質(zhì)都可以改變多孔硅的折光指數(shù)，引起反射干涉光譜圖的變化。因此需要對(duì)多孔硅進(jìn)行表面化學(xué)修飾。本文用電化學(xué)陽(yáng)極浸蝕法制備了不同結(jié)構(gòu)的多孔硅，并對(duì)多孔硅表面進(jìn)行了不同的表面化學(xué)修飾，使其對(duì)不同的待測(cè)物有特異性響應(yīng)，初步探索了多孔硅在化學(xué)與生物傳感器方面的應(yīng)用。
　　 (1)綜述多孔硅

2、功能材料的研究現(xiàn)狀、多孔硅功能材料制備方法及形成機(jī)理、多孔硅功能材料主要光學(xué)性質(zhì)，以及多孔硅法布里-珀羅干涉薄膜、雙層多孔硅、多孔硅梳狀濾光片、多孔硅微腔四種常見(jiàn)的多孔硅結(jié)構(gòu)及在傳感領(lǐng)域研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向。
　　 (2)制備了一種基于反射吸收原理的氨氣傳感器。通過(guò)在多孔硅修飾一層殼聚糖凝膠，然后吸附一種敏感染料分子-溴百里香酚藍(lán)，制備成氨氣敏感材料。當(dāng)有氨氣流經(jīng)傳感材料的表面時(shí)，由于敏感染料分子的最大吸收峰位置移至多孔硅的反射峰

3、位置，因而使反射光強(qiáng)度降低，并且在一定的氨氣濃度范圍內(nèi)反射光強(qiáng)度的降低值與氨氣濃度呈正比(0-100ppm)。此傳感器最低檢測(cè)限為0.5ppm，響應(yīng)時(shí)間小于30s，恢復(fù)時(shí)間約為60s，該傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)時(shí)間短、靈敏度高、濃度范圍廣，可以快速準(zhǔn)確的測(cè)定空氣中的氨氣濃度，可用于工作及生活環(huán)境中氨氣濃度的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)及氣體泄漏報(bào)警。
　　 (3)制備了一種多孔硅陣列，并用離子液體對(duì)不同的傳感位點(diǎn)進(jìn)行修飾，利用不同離子液體與不同易揮發(fā)有

4、機(jī)氣體(VOC)吸附作用力的差異，制備了一種新型的氣體敏感材料，這種基于離子液體修飾的多孔硅陣列VOC傳感器，響應(yīng)時(shí)間小于30s，恢復(fù)時(shí)間約為60s，通過(guò)PCA等模式識(shí)別方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)六種VOC氣體的識(shí)別，解決了單一氣體傳感器組成的檢測(cè)系統(tǒng)選擇性低的問(wèn)題。
　　 (4)研究了多孔硅/殼聚糖凝膠復(fù)合物作為生物傳感器的應(yīng)用。本文研究了不同離子強(qiáng)度下多孔硅/殼聚糖復(fù)合物的pH敏感性，發(fā)現(xiàn)離子強(qiáng)度的改變會(huì)使凝膠的溶漲收縮情況發(fā)生逆轉(zhuǎn)。同