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(fù)合技術(shù)具有純度高,均勻性好,處理溫度低,反應(yīng)條件易于控制等特點,它為制備高性能的復(fù)合光功能薄膜材料提供了很好的途徑.將具有快響應(yīng)、高效高強等優(yōu)點的光活性分子與光、熱、化學(xué)穩(wěn)定性好的無機基質(zhì)進行復(fù)合得到的光功能材料可以在光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)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(luò)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(shù),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(yīng)快、穩(wěn)定性和重復(fù)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(nèi)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(guān)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(qū)體中濃度為2.10

4、g/l時,制備的敏感膜結(jié)構(gòu)和性能最佳;對氣態(tài)氧檢測時,該敏感膜的響應(yīng)時間小于30秒,檢測下限為5ppm,具有較好的重復(fù)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(qū)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(xué)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(jié)構(gòu)和性能的影響.結(jié)果表明,摻入適量的有機物DDS,所制