溶膠-凝膠光纖氧敏感膜的制備及其性能研究.pdf

1、溶膠凝膠復合技術具有純度高,均勻性好,處理溫度低,反應條件易于控制等特點,它為制備高性能的復合光功能薄膜材料提供了很好的途徑.將具有快響應、高效高強等優(yōu)點的光活性分子與光、熱、化學穩(wěn)定性好的無機基質進行復合得到的光功能材料可以在光纖傳感技術領域得到廣泛應用.該文以四乙氧基硅烷(TEOS)、二甲基二乙氧基硅烷(DDS)為主要原料,以甲酰胺為控制干燥劑,二價釘離子絡合物釘(Ⅱ)-聯(lián)吡啶(Ru(bpy)<,3>Cl<,2>)和釕(Ⅱ)-菲咯啉

2、(Ru(phen)<,3>Cl<,2>)為熒光指示劑,采用改進的溶膠凝膠技術,通過添加控制干燥劑和有機摻雜兩種手段,制備了基于熒光猝滅原理的光纖氧敏感膜.該膜均勻無裂紋,不易從基片脫落,包埋其中的指示劑不易泄漏.將該敏感膜組裝到光纖氧傳感器上,實現(xiàn)了對氣態(tài)和溶解氧的檢測,并具有響應快、穩(wěn)定性和重復性較好等優(yōu)點.該論文的工作主要包括以下兩個主要方面:溶膠凝膠光纖氧敏感膜的制備及其性能研究;有機摻雜溶膠凝膠光纖氧敏感膜的制備及性能研究.主要

3、內容如下:(1)以四乙氧基硅烷為主要原料,甲酰胺為控制干燥劑,分別制備了包埋Ru(bpy)<,3>Cl<,2>和Ru(phen)<,3>Cl<,2>的溶膠凝膠氧敏感膜,利用紅外、掃描電鏡對它們進行了表征.實驗證明:該類敏感膜的tanФ<,0>/tanФ值與氧氣濃度存在良好的線性關系;包埋Ru(phen)<,3>Cl<,2>的凝膠膜的氧敏感性相對較好;當甲酰胺為16％體積比含量,Ru(phen)<,3>Cl<,2>在前驅體中濃度為2.10

4、g/l時,制備的敏感膜結構和性能最佳;對氣態(tài)氧檢測時,該敏感膜的響應時間小于30秒,檢測下限為5ppm,具有較好的重復性和穩(wěn)定性.(2)以四乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷為共聚先驅體,Ru(phen)<,3>Cl<,2>為熒光指示劑,通過改變DDS/TEOS比值,制備了有機改性溶膠凝膠氧敏感膜.利用紅外、3D光學顯微鏡對敏感膜進行了表征,探討了成膜條件,研究了DDS的摻雜量對敏感膜結構和性能的影響.結果表明,摻入適量的有機物DDS,所制