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)氧和溶解氧的測定在醫(yī)學、工業(yè)分析、環(huán)境監(jiān)測等領域中具有重要的意義.由于光纖氧傳感器具有本質安全、靈敏度高、檢測精度高、響應時間快、不受電磁干擾等優(yōu)點,并可對危險環(huán)境中的氣態(tài)氧和溶解氧進行遠程、連續(xù)和在線監(jiān)控,近年來,其研究受到了人們的極大關注.該文以聚氯乙烯(PVC)和聚苯乙烯(PS)為基質材料分別固定釕(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,這些膜在對氣態(tài)氧和溶解氧進行測定時具有響應時間快、重復性和穩(wěn)定性好等特點.對乙炔氣體的在線檢測在電力工業(yè)、石化等領域中十分重要.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乙炔氣體的含量的,且整個過程利用的是光波導,因此它有本質防爆功能.在檢測乙炔時該傳感器響應快、重復性好.該論文內容主要包括以下兩個主要方面:熒光指示劑合成和氧傳感膜的制備及其性能研究與應用;吸收型光

3、纖乙炔傳感器的設計及其對乙炔氣體的在線檢測.(1)以PVC為基質材料,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.實驗證明了包埋Ru(phen)<,3>Cl<,2>的PVC敏感膜性能相對較好,該敏感膜對氣態(tài)氧的響應時間小于30s,檢測下限為5ppm,檢測精度為0.5％,具有較好的重復性和穩(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、熒光光譜等方法對該指示劑進行表征,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,由于該指示劑本質上不溶于水,在制備敏感膜時適當控制成膜配比,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溶解氧.(3)設計出一種吸收型光纖乙炔氣體傳感器裝置.從材料學的角度對光源、氣室和光探測器進行了選擇和研究.