基于离子插层Pt/MoO 3 光纤光栅氢气传感器的研究
发布时间：2023-11-11 13:57
随着化石燃料的消耗和全球温室效应的加剧,氢气被认为是解决未来能源需求最有前景的清洁能源之一。此外,氢气在石化,电子和冶金工业等领域均具有广泛应用。但是,由于氢气分子量很小,很容易在生产,运输和储存过程中发生泄漏,其空气中的爆炸极限为4-75%。因此,研制具有高灵敏度,快速响应的氢气传感器具有十分重要的意义。传统的电化学氢气传感器由于采用电信号作为传感信号,存在产生电火花的潜在风险。光纤氢气传感器采用光信号作为传感信号,具备本质安全,抗电磁干扰等优点。当前光纤光栅氢气传感器存在重复性较差的缺点,制约了传感器的实用化进程。本文采用Pt/MoO3作为氢敏材料,利用Pt/MoO3在与氢气反应过程中产生的热量和光纤光栅的温度敏感特性,通过检测光纤光栅中心波长的变化量来检测环境中的氢气浓度。本文主要内容如下:(1)采用水热法制备Pt/MoO3氢敏材料并对其检测下限,量程,灵敏度,重复性等参数进行了测量,发现基于Pt/MoO3的氢气传感器重复性较差,50次测试中的相对误差高达±18%。通过对反应前后的Pt/MoO...
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 光纤氢气传感器的研究现状
1.2.1 光纤氢气传感器
1.2.2 氢气敏感材料
1.2.3 本文的主要研究内容和思路
第2章 光纤光栅传感原理和MoO3 氢气敏感材料
2.1 光纤光栅
2.1.1 光纤光栅制备技术
2.1.2 光纤光栅传感原理
2.2 MoO3 氢气敏感材料
2.2.1 MoO3 晶体结构
2.2.2 MoO3 氢敏原理
2.2.3 α-MoO3 制备方法
2.3 离子插层α-MoO
2.4 材料表征方法
2.5 本章小结
第3章 基于Pt/MoO3 的光纤光栅氢气传感器的制备和性能分析
3.1 Pt/MoO3 氢敏材料的制备
3.1.1 实验试剂和仪器
3.1.2 材料合成路线
3.2 传感器制作流程和实验平台的搭建
3.2.1 传感器制作流程
3.2.2 实验平台的搭建
3.3 Pt/MoO3 氢敏性能分析
3.3.1梯度性实验
3.3.2 传感器50 次循环性能
3.3.3 1.5%氢气重复性
3.3.4 稳定性
3.3.5 Pt/MoO3 氢敏性能小结
3.4 Pt/MoO3 结构表征与分析
3.4.1 X射线衍射(XRD)物相分析
3.4.2 扫描电镜(SEM)形貌分析
3.4.3 透射电镜(TEM)分析
3.4.4 拉曼光谱分析
3.5 本章小结
第4章 基于Na离子插层Pt/MoO3 光纤光栅氢气传感器的制备和性能分析
4.1 研究思路
4.2 Na离子插层Pt/MoO3 氢敏材料的制备
4.2.1 实验试剂和仪器
4.2.2 材料合成路线
4.3 不同浓度Na离子插层Pt/MoO3 的氢敏性能分析
4.3.1梯度性实验
4.3.2 传感器50 次循环性能
4.3.3 1.5%氢气重复性
4.3.4 Na离子插层Pt/MoO3 氢敏性能小结
4.4 离子插层Pt/MoO3 结构表征与分析
4.4.1 X射线衍射(XRD)物相分析
4.4.2 扫描电镜(SEM)形貌分析
4.4.3 透射电镜(TEM)分析
4.4.4 拉曼光谱分析
4.4.5 电感耦合等离子体(ICP)分析
4.5 离子插层改性原理
4.6 本章小结
第5章 插层离子种类对Pt/MoO3 氢敏重复性的影响
5.1 研究思路
5.2 Li离子和K离子插层Pt/MoO3 氢敏材料的制备
5.2.1 实验试剂和仪器
5.2.2 材料合成路线
5.3 Li离子和K离子插层Pt/MoO3 重复性分析
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 本文内容与创新点总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果
本文编号：3862674
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 光纤氢气传感器的研究现状
1.2.1 光纤氢气传感器
1.2.2 氢气敏感材料
1.2.3 本文的主要研究内容和思路
第2章 光纤光栅传感原理和MoO3 氢气敏感材料
2.1 光纤光栅
2.1.1 光纤光栅制备技术
2.1.2 光纤光栅传感原理
2.2 MoO3 氢气敏感材料
2.2.1 MoO3 晶体结构
2.2.2 MoO3 氢敏原理
2.2.3 α-MoO3 制备方法
2.3 离子插层α-MoO
2.4 材料表征方法
2.5 本章小结
第3章 基于Pt/MoO3 的光纤光栅氢气传感器的制备和性能分析
3.1 Pt/MoO3 氢敏材料的制备
3.1.1 实验试剂和仪器
3.1.2 材料合成路线
3.2 传感器制作流程和实验平台的搭建
3.2.1 传感器制作流程
3.2.2 实验平台的搭建
3.3 Pt/MoO3 氢敏性能分析
3.3.1梯度性实验
3.3.2 传感器50 次循环性能
3.3.3 1.5%氢气重复性
3.3.4 稳定性
3.3.5 Pt/MoO3 氢敏性能小结
3.4 Pt/MoO3 结构表征与分析
3.4.1 X射线衍射(XRD)物相分析
3.4.2 扫描电镜(SEM)形貌分析
3.4.3 透射电镜(TEM)分析
3.4.4 拉曼光谱分析
3.5 本章小结
第4章 基于Na离子插层Pt/MoO3 光纤光栅氢气传感器的制备和性能分析
4.1 研究思路
4.2 Na离子插层Pt/MoO3 氢敏材料的制备
4.2.1 实验试剂和仪器
4.2.2 材料合成路线
4.3 不同浓度Na离子插层Pt/MoO3 的氢敏性能分析
4.3.1梯度性实验
4.3.2 传感器50 次循环性能
4.3.3 1.5%氢气重复性
4.3.4 Na离子插层Pt/MoO3 氢敏性能小结
4.4 离子插层Pt/MoO3 结构表征与分析
4.4.1 X射线衍射(XRD)物相分析
4.4.2 扫描电镜(SEM)形貌分析
4.4.3 透射电镜(TEM)分析
4.4.4 拉曼光谱分析
4.4.5 电感耦合等离子体(ICP)分析
4.5 离子插层改性原理
4.6 本章小结
第5章 插层离子种类对Pt/MoO3 氢敏重复性的影响
5.1 研究思路
5.2 Li离子和K离子插层Pt/MoO3 氢敏材料的制备
5.2.1 实验试剂和仪器
5.2.2 材料合成路线
5.3 Li离子和K离子插层Pt/MoO3 重复性分析
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 本文内容与创新点总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果
本文编号：3862674
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3862674.html
教材专著
