硫醇修饰纳米金气体传感器研究

发布时间：2022-08-06 17:29

　　挥发性有机化合物（VOCs）作为大气污染物之一,对大气环境和人类健康都造成了严重影响。国家和地方政府对VOC气体的排放也提出了越来越严格的限制,这对VOC气体的检测也提出了更高的要求。因此研发低成本、高响应、高便携的VOC传感器进行环境监控具有重大的意义。纳米金由于其高比表面积和高表面可塑性等特点,被认为是一种优秀的气敏材料。本文主要探究了不同种类硫醇修饰对纳米金响应性能的影响,并使用主成分分析法验证了纳米金传感器阵列区分VOC气体的可行性。首先,采用两相法合成了分散良好的硫醇修饰纳米金,并使用滴涂的方式在叉指电极上制作了纳米金气体传感器,测试其对VOC气体的响应。考察了气体浓度、气体种类、温度等对传感器的气敏性能的影响,分析其响应机理。研究表明响应大小与气体浓度之间呈现很好的线性关系,对不同气体响应区别表现出选择性,温度会对传感器产生一定的不可逆影响。其次,使用不同种类的硫醇修饰纳米金,研究了不同修饰对传感器气敏性能的影响。结果表明烷基硫醇链长增加能提高纳米金传感器对各种VOC气体的响应,引入含有不同基团的硫醇能明显改变传感器选择性,通过对纳米金进行交联改善传感器的稳定性。最后,将制... 

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
1.绪论
    1.1 VOC气体简介
        1.1.1 VOC气体传感器技术
    1.2 纳米金简介
        1.2.1 纳米金的性质
        1.2.2 纳米金的形态与分类
        1.2.3 纳米金的应用
    1.3 纳米金气体传感器的研究进展
        1.3.1 纳米金气敏材料
        1.3.2 有机硫醇修饰纳米金
        1.3.3 有机胺修饰纳米金
        1.3.4 表面活性剂修饰纳米金
    1.4 气体传感器阵列研究进展
        1.4.1 电子鼻系统构成
        1.4.2 电子鼻市场应用
    1.5 本文研究内容与意义
2.硫醇修饰纳米金的合成与传感器的制作
    2.1 硫醇修饰纳米金的合成
    2.2 硫醇修饰纳米金的表征
        2.2.1 表征方式
        2.2.2 表征结果及分析
    2.3 纳米金气体传感器的制作
        2.3.1 叉指电极的准备
        2.3.2 传感器的制作
    2.4 本章小结
3.纳米金传感器气敏特性研究
    3.1 气敏测试平台搭建
    3.2 传感器性能参数
    3.3 十二硫醇修饰纳米金传感器的气敏性能
        3.3.1 不同浓度气体
        3.3.2 不同种类气体
        3.3.3 不同温度
    3.4 本章小结
4.不同修饰的纳米金气体传感器的气敏性能
    4.1 烷基硫醇修饰纳米金传感器气体响应
    4.2 巯基辛醇修饰纳米金传感器气体响应
    4.3 巯基辛酸修饰纳米金传感器气体响应
    4.4 响应机理分析
        4.4.1 不同链长硫醇修饰对VOC气体响应的影响
        4.4.2 不同基团巯基化合物修饰对VOC气体响应的影响
        4.4.3 添加交联剂对VOC气体响应的影响
    4.5 本章小结
5.传感器阵列区分VOC气体研究
    5.1 模式识别
        5.1.1 主成分分析法
    5.2 主成分分析法测试传感器阵列对VOC气体区分能力
    5.3 本章小结
6.全文总结与展望
    6.1 主要工作总结
    6.2 主要创新点
    6.3 不足与展望
参考文献
作者简历



本文编号：3670064