隨著化石燃料的消耗和全球溫室效應的加劇,氫氣被認為是解決未來能源需求最有前景的清潔能源之一。此外,氫氣在石化,電子和冶金工業(yè)等領(lǐng)域均具有廣泛應用。但是,由于氫氣分子量很小,很容易在生產(chǎn),運輸和儲存過程中發(fā)生泄漏,其空氣中的爆炸極限為4-75%。因此,研制具有高靈敏度,快速響應的氫氣傳感器具有十分重要的意義。傳統(tǒng)的電化學氫氣傳感器由于采用電信號作為傳感信號,存在產(chǎn)生電火花的潛在風險。光纖氫氣傳感器采用光信號作為傳感信號,具備本質(zhì)安全,抗電磁干擾等優(yōu)點。當前光纖光柵氫氣傳感器存在重復性較差的缺點,制約了傳感器的實用化進程。本文采用Pt/MoO₃作為氫敏材料,利用Pt/MoO₃在與氫氣反應過程中產(chǎn)生的熱量和光纖光柵的溫度敏感特性,通過檢測光纖光柵中心波長的變化量來檢測環(huán)境中的氫氣濃度。本文主要內(nèi)容如下:(1)采用水熱法制備Pt/MoO₃氫敏材料并對其檢測下限,量程,靈敏度,重復性等參數(shù)進行了測量,發(fā)現(xiàn)基于Pt/MoO₃的氫氣傳感器重復性較差,50次測試中的相對誤差高達±18%。通過對反應前后的Pt/MoO...

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 光纖氫氣傳感器的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 光纖氫氣傳感器
        1.2.2 氫氣敏感材料
        1.2.3 本文的主要研究內(nèi)容和思路
第2章 光纖光柵傳感原理和MoO₃ 氫氣敏感材料
    2.1 光纖光柵
        2.1.1 光纖光柵制備技術(shù)
        2.1.2 光纖光柵傳感原理
    2.2 MoO₃ 氫氣敏感材料
        2.2.1 MoO₃ 晶體結(jié)構(gòu)
        2.2.2 MoO₃ 氫敏原理
        2.2.3 α-MoO₃ 制備方法
    2.3 離子插層α-MoO
    2.4 材料表征方法
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于Pt/MoO₃ 的光纖光柵氫氣傳感器的制備和性能分析
    3.1 Pt/MoO₃ 氫敏材料的制備
        3.1.1 實驗試劑和儀器
        3.1.2 材料合成路線
    3.2 傳感器制作流程和實驗平臺的搭建
        3.2.1 傳感器制作流程
        3.2.2 實驗平臺的搭建
    3.3 Pt/MoO₃ 氫敏性能分析
        3.3.1梯度性實驗
        3.3.2 傳感器50 次循環(huán)性能
        3.3.3 1.5%氫氣重復性
        3.3.4 穩(wěn)定性
        3.3.5 Pt/MoO₃ 氫敏性能小結(jié)
    3.4 Pt/MoO₃ 結(jié)構(gòu)表征與分析
        3.4.1 X射線衍射(XRD)物相分析
        3.4.2 掃描電鏡(SEM)形貌分析
        3.4.3 透射電鏡(TEM)分析
        3.4.4 拉曼光譜分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于Na離子插層Pt/MoO₃ 光纖光柵氫氣傳感器的制備和性能分析
    4.1 研究思路
    4.2 Na離子插層Pt/MoO₃ 氫敏材料的制備
        4.2.1 實驗試劑和儀器
        4.2.2 材料合成路線
    4.3 不同濃度Na離子插層Pt/MoO₃ 的氫敏性能分析
        4.3.1梯度性實驗
        4.3.2 傳感器50 次循環(huán)性能
        4.3.3 1.5%氫氣重復性
        4.3.4 Na離子插層Pt/MoO₃ 氫敏性能小結(jié)
    4.4 離子插層Pt/MoO₃ 結(jié)構(gòu)表征與分析
        4.4.1 X射線衍射(XRD)物相分析
        4.4.2 掃描電鏡(SEM)形貌分析
        4.4.3 透射電鏡(TEM)分析
        4.4.4 拉曼光譜分析
        4.4.5 電感耦合等離子體(ICP)分析
    4.5 離子插層改性原理
    4.6 本章小結(jié)
第5章 插層離子種類對Pt/MoO₃ 氫敏重復性的影響
    5.1 研究思路
    5.2 Li離子和K離子插層Pt/MoO₃ 氫敏材料的制備
        5.2.1 實驗試劑和儀器
        5.2.2 材料合成路線
    5.3 Li離子和K離子插層Pt/MoO₃ 重復性分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 本文內(nèi)容與創(chuàng)新點總結(jié)
    6.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間獲得與學位論文相關(guān)的科研成果



本文編號：3862674