基于鈍化多孔硅的光纖SO-,2-傳感技術研究.pdf

1、二氧化硫(SO<,2>)的大量排放造成了嚴重的大氣污染，對人類的生存環(huán)境帶來巨大的威脅，嚴格控制SO<,2>排放迫在眉睫，而采用有效手段動態(tài)連續(xù)監(jiān)測大氣中SO<,2>含量則是控制SO<,2>排放的前提。目前用于SO<,2>含量檢測的方法仍存在一定不足，迫切需要研發(fā)可實時在線連續(xù)監(jiān)測SO<,2>的新技術。多孔硅是一種以硅原子簇為骨架的海綿狀新型功能材料，具有室溫發(fā)光的特性且在SO<,2>氣氛中其發(fā)光會發(fā)生猝滅，因此可以作為全固態(tài)新型傳感基

2、底材料?；趯嶒炇仪捌诠ぷ?，論文以n型單晶硅片作為原料，采用電化學陽極氧化法在單晶硅表面制備多孔硅薄膜并對其進行鈍化處理，形成具有一定抗氧化能力同時具備SO<,2>傳感性能的多孔硅材料。具體內容包括： (1)綜述目前用于SO<,2>含量檢測的國內外檢測手段，分析多孔硅功能材料制備、鈍化處理、應用的國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向； (2)實驗部分研究了電化學陽極氧化法制備多孔硅的條件，提出了形成多孔硅且用于SO<,2>氣體傳感的

3、最佳制備條件：電流密度50mA·cm<'-2>，電解液組成HF/C<,2>H<,5>OH=1：1(V/V)，陽極氧化時間為15min，同時采用300W碘鎢燈照射其拋光面；提出了基于無機強酸和醇混合溶液的紫外光(UV)氧化法，考察了鈍化處理后多孔硅發(fā)光的穩(wěn)定性，結果表明經該方法鈍化處理的多孔硅在空氣中放置12個月后仍然保持良好的發(fā)光性能，鈍化效果好且對SO<,2>氣體非常敏感； (3)開展基于鈍化多孔硅傳感SO<,2>的定性、定量

4、研究，獲取了SO<,2>氣體傳感的響應時間和可逆性。結果表明鈍化處理后的多孔硅對SO<,2>氣體表現(xiàn)出良好的熒光猝滅特性和可逆性，多孔硅熒光猝滅幅度與SO<,2>濃度之間呈正相關；同時針對典型大氣污染源其他氣體的含量考察了多孔硅對SO<,2>的選擇性，發(fā)現(xiàn)除NO<,2>(>100ppm)會對多孔硅的發(fā)光產生輕微的影響外，其他氣體(CO、CO<,2>、NO)均無影響；最后結合分子猝滅的動力學原理和Stern-Volmer方程得到了多孔硅用