【摘要】：揮發(fā)性有機物(VOCs)種類多樣且無處不在,丙酮、正丙醇、環(huán)氧氯丙烷、丙烯腈是生活環(huán)境與工業(yè)環(huán)境中常見的四種有毒VOCs氣體,嚴重危害著自然環(huán)境與人體健康,實現(xiàn)對這些VOCs氣體的高靈敏度檢測是近年來環(huán)境分析領(lǐng)域的熱點之一。催化發(fā)光法作為化學(xué)發(fā)光分析的重要檢測方法,具有靈敏度高、操作簡單、可實時監(jiān)測等特點,其中所涉及的催化材料為催化發(fā)光傳感器的核心組成部分。堿土金屬氧化物作為一類重要的催化材料,具有低成本、催化性強、綠色環(huán)保等優(yōu)點。本文研究發(fā)現(xiàn),一些典型的VOCs氣體如丙酮、正丙醇、環(huán)氧氯丙烷、丙烯腈等,可以在堿土金屬氧化物表面產(chǎn)生強烈的化學(xué)發(fā)光現(xiàn)象,經(jīng)過系統(tǒng)的優(yōu)化實驗,設(shè)計了四種VOCs催化發(fā)光氣體傳感器,建立了檢測這些VOCs的新方法。具體內(nèi)容包括:1、研究發(fā)現(xiàn),一定條件下丙酮氣體可以在氧化鈣材料的表面產(chǎn)生強烈的化學(xué)發(fā)光現(xiàn)象,基于此設(shè)計了一種檢測空氣中丙酮氣體的催化發(fā)光傳感器。該傳感器在波長535 nm,溫度266°C,空氣流速為400 mL/min的最佳實驗條件下,測得丙酮氣體濃度的線性范圍為7.6~1520 mg/m~3(R=0.9984),檢出限為1.52 mg/m~3(S/N=3)�？疾炝嗽谙嗤瑵舛认碌目赡芘c之共存的VOCs,如乙醇、苯、二甲苯、甲醇、丙烯腈、乙腈、甲醛、環(huán)己醇、乙二醇、二氯丁烷、異戊醇、正丁醇等的干擾情況,除丙烯腈(8.9%)、乙腈(4.2%)和甲醛(2.5%)外,其余9種揮發(fā)性有機物的干擾均小于1%,表明該傳感器具有很好的選擇性。連續(xù)48小時通過304 mg/m~3的丙酮氣體,發(fā)光強度的大小無明顯變化,說明此傳感器具有很好的使用壽命與穩(wěn)定性。2、研究發(fā)現(xiàn),正丙醇氣體在氧化鎂材料表面有強烈的發(fā)光現(xiàn)象,對正丙醇氣體進行了測定,在波長460 nm,溫度298°C,空氣流速540 ml/min的最佳實驗條件下,所得結(jié)果在40~640 mg/m~3的濃度范圍內(nèi)呈線性,檢出限是4.22 mg/m~3。并且為了測定氧化鎂材料對正丙醇氣體的選擇性,選擇了9種氣體進行干擾測試,其中二氯丁烷、正丁醇、乙醇分別對正丙醇的干擾率占3%、4%、8%,其他的氣體并無干擾,說明氧化鎂材料對正丙醇氣體具有很好的選擇性。在160 mg/m~3的正丙醇氣體持續(xù)使用40小時后,發(fā)光強度沒有明顯改變,說明傳感器也具有良好的使用壽命。3、研制了氧化鎂-納米二氧化硅復(fù)合材料,來檢測空氣中環(huán)氧氯丙烷氣體的催化發(fā)光傳感器。在波長為420 nm,溫度314°C,空氣流速為300 mL/m~3的實驗條件下,測得環(huán)氧氯丙烷的線性范圍為6~960 mg/m~3,檢出限為3 mg/m~3�？疾炝�9種可能與環(huán)氧氯丙烷共存的VOCs對傳感器的干擾,除乙醇、二氯丙烷、乙醚的干擾率分別為6.4%、3.6%、2.3%,其余氣體均無干擾。4、研制了氧化鈣-氧化鎂復(fù)合材料,來檢測空氣中丙烯腈氣體的催化發(fā)光傳感器。在最佳實驗條件下,測得丙烯腈在15~750 mg/m~3的濃度范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,檢出限為0.5 mg/m~3。研究了9種可能與丙烯腈共存的VOCs發(fā)光響應(yīng)情況,甲醇、正丙醇、甲苯對丙烯腈的干擾率分別為14.3%、3.4%、1.9%,其余氣體沒有對丙烯腈形成干擾。
【學(xué)位授予單位】：延安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O657.3;X831

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本文編號：2804754