金属（Fe、Co、Mn）四苯基卟啉光波导元件的制备及气敏性研究

发布时间：2020-06-04 08:01

【摘要】：金属卟啉类化合物的研究在近年来受到广泛关注,其以优越的光电性能及对某些官能团的识别而具有很好的气敏性,因此将其应用于气体检测方面具有重要意义。本文制备了金属(Fe、Co、Mn)四苯基卟啉化合物,对其气敏性能进行了系统研究,通过模拟实验,探讨了干扰气体对敏感元件气敏性能的影响,以及环境湿度对传感元件的影响。本章的前言部分分别系统地介绍了传感器和气体传感器的定义及分类;介绍了光波导气体传感器的发展、分类及应用;重点介绍了光波导气敏材料的选择。在第二章中,系统地对卟啉及金属卟啉类化合物的特点、合成方法进行了介绍;通过Adler法合成了四苯基卟啉及金属(Fe、Co、Mn)四苯基卟啉,柱色谱提纯;探讨了实验合成过程中反应溶剂、合成时间对卟啉产率的影响;通过核磁共振(~1H NMR)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)和紫外可见光谱(UV-Vis)手段对其进行了表征,并对其结构进行了探讨。在第三章中,将FeTPP作为敏感试剂,利用旋转甩涂法制备了FeTPP薄膜/K~+交换玻璃光波导敏感元件。在室温下对甲苯、二甲苯、乙二胺等23种气体(饱和蒸汽)进行多次检测,确定主要检测对象后,探讨了薄膜的形貌对FeTPP敏感材料气敏性的影响;通过模拟实验,测定了干扰气体(甲苯、氨气、乙醇)对FeTPP敏感元件气敏性能的影响;同时检测了环境湿度对于敏感元件的影响。实验结果表明,所制备的敏感元件对乙二胺气体(蒸汽)表现出较好的选择性响应,能够测定体积比为1×10~(-10)(V/V_0)的乙二胺气体;在干扰气体存在的情况下,该传感元件对乙二胺气体的检测体积比可达1×10~(-7)(V/V_0),环境湿度对于敏感元件的影响较小。在第三章实验的基础上,为了进一步探讨金属卟啉配合物分子中心的金属元素对于被测气体的不同响应,制备了CoTPP薄膜/K~+交换玻璃光波导元件,在室温下对18种挥发性气体(饱和蒸汽)进行多次检测,探讨了环境湿度对敏感元件的影响,同样测试了干扰气体对于敏感元件气敏性的影响。实验结果表明:所制备的敏感元件对乙醇气体表现出较好的选择性,可以检测到体积比为1×10~(-6)(V/V_0)的乙醇气体,在干扰气体(苯、甲苯、氨气)存在的情况下,可以检测到体积比为1×10~(-4)(V/V_0)的乙醇气体,当干扰气体(苯、甲苯、氨气)的体积比低于1×10~(-5)(V/V_0)时,对乙醇气体的响应产生较小的影响,环境湿度对敏感元件的影响可以忽略。第五章是在前两章工作的基础上,筛选了中心离子具有空轨道的四苯基卟啉锰作为敏感试剂,制备了四苯基卟啉锰薄膜/K~+交换玻璃光波导元件,在室温下对苯类、胺类、醇类等19种挥发性气体(饱和蒸汽)进行了多次检测;通过模拟实验探讨干扰气体对于敏感元件气敏性的影响;与前两章不同的是:针对环境湿度对敏感元件气敏性的影响进行了更加深入地探讨。结果表明:制备的MnTPP敏感元件对三甲胺气体(蒸汽)具有非常好的选择性响应。可以检测体积比为1×10~(-8)(V/V_0)的纯三甲胺气体;在与干扰气体(二氯甲烷、氯仿、四氯化碳)混合时,可以检测体积比为1×10~(-7)(V/V_0)的三甲胺气体。在三种干扰气体(甲胺、氨气、乙醇)体积比不大于1×10~(-4)(V/V_0)时,其对三甲胺气体响应的影响较小。湿度对敏感元件的影响较小,但环境湿度大于70%RH时,会对TMA气体的响应有一定程度的影响。
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传感器,转换元件,调节电路,相关标准

备[2]。国的相关标准将传感器定义为：能够感受一定的被测信息，并按照一定到的被测信息进行转换的器件或设备[3]。.1.2 传感器的组成感器的组成如图 1-1 所示，，通常由敏感元件、转换元件、调节电路及相

气体传感器,分析方法

气体传感器分析方法
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP212;TN252

【参考文献】