監(jiān)測大氣環(huán)境二氧化硫濃度的硅傳感技術(shù)研究.pdf

1、二氧化硫(SO2)的大量排放對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，采用有效手段動(dòng)態(tài)監(jiān)測SO2的含量則是控制SO2排放的根本保證。由于現(xiàn)行SO2監(jiān)測方法存在諸多問題，迫切需要價(jià)格低廉、靈敏度高、選擇性好、抗電磁干擾能力強(qiáng)、可實(shí)時(shí)在線監(jiān)測SO2的新型傳感技術(shù)。多孔硅是一種具有以納米硅原子簇為骨架構(gòu)成的海綿狀結(jié)構(gòu)、比表面積高和生物相容性好的新型功能材料，正日益受到人們重視。本文以不同摻雜類型的單晶硅片作為研究對象，采用電化學(xué)陽極氧化法制備多孔硅并對其進(jìn)行穩(wěn)定

2、化處理，利用多種儀器對多孔硅的理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、SO2傳感性能等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。主要的工作和結(jié)論如下： 1)研究了不同摻雜類型、電化學(xué)陽極氧化條件和穩(wěn)定化處理方法等對多孔硅性能的影響；采用熒光光譜儀、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、紅外光譜(FT-IR)等儀器表征多孔硅的膜厚、孔隙率、表面形態(tài)、結(jié)構(gòu)、光致發(fā)光、耐蝕性等性質(zhì)；獲取了多孔硅最佳制備工藝條件和穩(wěn)定化處理?xiàng)l件。 2)開展了多孔硅對SO2傳感的定性、

3、定量研究，證明新鮮浸蝕的多孔硅和穩(wěn)定化處理的多孔硅均對SO2氣體表現(xiàn)出良好的光激熒光猝滅特性，多孔硅熒光峰猝滅幅度與SO2濃度之間呈正相關(guān)；根據(jù)SEM、耐堿性實(shí)驗(yàn)和SO2傳感實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，n-Si制備的多孔硅經(jīng)穩(wěn)定化處理后膜層完整、不炸裂、穩(wěn)定性好、傳感SO2氣體靈敏度高，比p-Si更適宜作為環(huán)境中SO2氣體的傳感材料。 3)計(jì)算了不同實(shí)驗(yàn)條件下的Stern-Volmer常數(shù)Ks數(shù)值的大小。當(dāng)SO2濃度在0-0.25mL·L-1