【摘要】：四氯化碳是氯代氣體中的典型代表有害氣體之一,更是揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)中的典型代表,在大氣污染日漸嚴(yán)重的背景下,對于此類氣體的蒸汽傳感研究有著極大的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)意義。金屬有機(jī)骨架材料(Metal Organic Frameworks,MOFs)由于其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),其對于這類氣體的吸附已經(jīng)得到了廣泛的研究,同時也有課題組開展了對于其的傳感研究,而膠體晶體材料更是由于自身光子禁帶的存在在傳感領(lǐng)域中得到了廣泛的關(guān)注。結(jié)合兩種材料自身優(yōu)越的性能,開發(fā)出一種新型的復(fù)合材料用于對氯代氣體的蒸汽傳感研究有著極大的科研意義。沸石咪唑酯骨架多孔材料(Zeollitic Imidazolate Frameworks,ZIFs)是 MOFs 材料中一類有著更好熱穩(wěn)定性的典型材料。聚苯乙烯小球則是光子晶體材料中在傳感方面已經(jīng)得到廣泛研究的一種膠體粒子。選取這兩種材料作為核心,開展四氯化碳蒸汽傳感研究有望開發(fā)出一套更高效簡便的四氯化碳蒸汽濃度檢測系統(tǒng)。本文中首先通過使用表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)調(diào)控ZIF-8晶體的形貌與尺寸大小,制備得到具有固定形貌的ZIF-8晶體,并通過垂直沉積法制備得到具有固定形貌的ZIF-8三維有序超結(jié)構(gòu)(FT-ZIF-8);同時使用聚苯乙烯小球作為模板制備得到表面包覆ZIF-8的聚苯乙烯小球三維有序結(jié)構(gòu)(PS@ZIF-8);并采用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)對兩種材料進(jìn)行了表征。制備的兩種結(jié)構(gòu)都繼承了 MOFs材料優(yōu)越的吸附性能以及膠體晶體材料的光學(xué)性能,對這兩種材料之于四氯化碳的傳感性能進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明兩種材料對四氯化碳都有著極好的選擇性,同時響應(yīng)時間短(2s),穩(wěn)定性與可重復(fù)性強(qiáng),四氯化碳蒸汽濃度與檢測到的光學(xué)信號表現(xiàn)出了極好的線性關(guān)系,能夠?qū)崿F(xiàn)對以四氯化碳為代表的氯代氣體進(jìn)行實(shí)時的蒸汽濃度監(jiān)控。最后結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果與相關(guān)資料開發(fā)了一套能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的氯代氣體蒸汽傳感監(jiān)控系統(tǒng),系統(tǒng)搭建簡便成本低廉有望于大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用。
【圖文】：

即氣體與液體，液體和液體的分界面因?yàn)楸砻鲝埩Φ挠绊懚苽涑鏊枰慕Y(jié)構(gòu)。逡逑研究明白，液一液界面組裝法能夠制備得到大面積的膠體晶體，一般用于工業(yè)生逡逑產(chǎn)。而氣一液界面自組裝多用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，如圖１－２所示。在實(shí)驗(yàn)過程中，選用逡逑水一醇混合分散液，由于其較高的表面張力，將導(dǎo)致相應(yīng)的微粒在界面之間快速逡逑鋪展開來，形成規(guī)則的六方密堆積膠體晶體。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是因?yàn)閮煞N溶逡逑液之間表面張力的不同而存在的張力梯度將引發(fā)馬拉高尼效應(yīng)，從將使膠體微粒逡逑在其中不斷的聚集在一處，自發(fā)的組裝形成相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。為了獲得更好的效果，逡逑在實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)其完成組裝后可以向溶液當(dāng)中加入一定量的表面活性劑。Ｒｓｈｅｒ逡逑課題組將玻璃基板放入食人魚溶液中處理一定時間后使其成為親水性基板，然后逡逑將之后配好的膠體微粒分散液滴加在其上，能夠滴入的分散液將向四周水面上擴(kuò)逡逑展

Ｌａｖｏｉｓｉｅｒ）邐鋁、鉻等金屬和對苯二甲酸，合成三甲酸。ＭＩＬ－５３逡逑（如圖１－７和圖１－８）逡逑在ＰＣＮ系列材料中，ＰＣＮ－６＇和逡逑ＰＣＮ＾邐Ｍ0Ｆ：ＨＴＢ，毫無疑問是其中的典型修逡逑簡而言之，通過自組裝法將金屬銅禺子與邐ＰＣＮＷ逡逑（Ｐ0ｒ0ＵＳ邐Ｈｋｚｈｏｕ邐有機(jī)配體Ｈ３ＴＡＴＢ以及ＨＴＢ結(jié)合而形成ＭＯＦ－ＨＴＢ逡逑ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ邐的材料。ＰＣＮｓ系列材料具有孔籠－孔道結(jié)邐＇逡逑ｎｅｔＷ0ｒｋ）邐構(gòu)，使得ＰＣＮｓ系列材料具有優(yōu)良的吸附逡逑性能。（如圖１－９）逡逑ＵｉＯ－６６是ＵｉＯ系列材料的典型代表，逡逑ＵｉＯ［４８］邐由金屬鋯離子與１２個對苯二甲酸有機(jī)配逡逑（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ邋Ｌｉｌｌｅｒｕｄ邋體相連，此種材料的優(yōu)點(diǎn)是：它可由中心邐ＵｉＯ－６６逡逑ｏｆ邋Ｏｓｌｏ）邐孔籠結(jié)構(gòu)八面的三維微孔結(jié)構(gòu)和多個八逡逑邐個四面體角籠組成。（如圖１－１０）邐逡逑栥露kx＿逡逑圖１－４晶體結(jié)構(gòu)中的ｎ可以為１－８，１０，１２，１４，，１６即－ＩＲＭＯＦ－ｎ邋（ＺＮ為藍(lán)色四面體，氧原子逡逑為紅色球，碳原子為紅色球，溴為綠色球，黃色大球代表孔自由體積大小，氫原子并沒有顯示逡逑在圖中）逡逑１５逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X51;O641.4

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