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文物保存微环境中基于QCM的DNPH和SSS修饰的聚苯胺系列传感器的研究

作　者: 邓丽娟
导　师: 蔡兰坤
学　校: 华东理工大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 石英晶体微天平(QCM) 聚苯胺(PANI) 2，4-二硝基苯肼(DNPH) 对苯乙烯磺酸钠(SSS) 挥发性有机气体
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


环境日益的恶化和文物材料的易腐蚀性,使文物很容易受到污染物的侵害。博物馆中展柜释放出的有机酸类和醛类气体会腐蚀和破坏文物,目前的净化技术还不能很好地去除它们,有必要对这些污染物进行实时监测。实验测试DNPH和PANI修饰的QCM传感器对甲醛、乙醛、甲酸、乙酸和乙醇的响应。发现传感器对甲醛和乙醛响应速度快,灵敏度高和选择性好,但可逆性不是很好。其中传感器对甲醛的检测极限是0.1μg/L,对乙醛的检测极限是0.05μg/L。在低浓度的条件下得到甲醛和乙醛气体浓度和传感器频率变化的指数响应,在高浓度条件下得到甲醛和乙醛气体浓度和传感器频率变化的线性响应。通过扫描电镜和傅立叶红外光谱测试发现传感器吸附醛类气体的反应包含物理吸附和化学吸附。实验测试SSS和PANI修饰的QCM传感器对甲酸、乙酸,甲醛,乙醇和水蒸汽的响应。发现传感器对甲酸和乙酸响应速度快,灵敏度高和选择性好,但可逆性不是很好。其中传感器对甲酸的检测极限是0.5μg/L,对乙酸的检测极限是0.1μg/L。实验得到甲酸浓度和传感器频率变化的线性响应,在低浓度的乙酸时得到乙酸浓度和传感器频率变化的指数响应,在高浓度的乙酸时得到乙酸浓度和传感器频率变化的线性响应。通过扫描电镜和傅立叶红外光谱测试发现传感器吸附有机酸类气体的反应包含物理吸附和化学吸附。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 前言  9-23
  1.1 文物保护的防护方法  9-13
  1.2 文物保存的监测方法  13-17
  1.3 基于石英晶体微天平的传感器的研究现状  17-22
    1.3.1 石英晶体微天平  17-18
    1.3.2 化学修饰电极(CME)  18-20
    1.3.3 基于化学修饰电极的QCM传感器  20-22
  1.4 本课题研究的目的和意义  22-23
第2章 聚苯胺和2,4—二硝基苯肼修饰的QCM传感器对醛类气体的在线监测  23-42
  2.1 引言  23-25
  2.2 甲醛浓度的测定  25-28
    2.2.1 实验仪器和试剂  25
    2.2.2 实验步骤  25-26
    2.2.3 实验结果  26-28
  2.3 聚苯胺和2,4—二硝基苯肼修饰的QCM传感器对醛类气体的在线监测  28-31
    2.3.1 实验仪器和试剂  28-29
    2.3.2 实验步骤  29-31
  2.4 结果和讨论  31-39
    2.4.1 PANI和DNPH修饰的QCM传感器响应的测试  31-34
    2.4.2 PANI和DNPH修饰的QCM传感器的灵敏度  34-35
    2.4.3 PANI和DNPH修饰的QCM传感器对醛类气体的可逆性  35-36
    2.4.4 PANI和DNPH修饰的QCM传感器对醛类气体响应的函数  36-38
    2.4.5 温度对PANI和DNPH修饰的QCM传感器的影响  38-39
  2.5 PANI和DNPH修饰的QCM传感器与醛类气体之间反应机理的探讨  39-41
    2.5.1 扫描电子显微镜和傅立叶红外光谱的表征实验  39-40
    2.5.2 PANI和DNPH修饰的QCM传感器反应机理的讨论  40-41
  2.6 结论  41-42
第3章 聚苯胺和对苯乙烯磺酸钠修饰的QCM传感器对醛类气体的在线监测  42-58
  3.1 引言  42-43
  3.2 聚苯胺和对苯乙烯磺酸钠修饰的QCM传感器对醛类气体的在线监测  43-46
    3.2.1 实验仪器和试剂  43-44
    3.2.2 实验步骤  44-46
  3.3 结果和讨论  46-54
    3.3.1 PANI和SSS修饰的QCM传感器响应的测试  46-49
    3.3.2 PANI和SSS修饰的QCM传感器的灵敏度  49-50
    3.3.3 PANI和SSS修饰的QCM传感器的可逆性  50-51
    3.3.4 PANI和SSS修饰的QCM传感器对有机酸类气体响应的函数  51-53
    3.3.5 温度对PANI和SSS修饰的QCM传感器的影响  53-54
  3.4 PANI和SSS修饰的QCM传感器与有机酸类气体之间的反应机理的初步探讨  54-57
    3.4.1 电子显微镜和傅立叶红外光谱对膜的表征实验  54-56
    3.4.2 传感器反应机理的讨论  56-57
  3.3.5 结论  57-58
第4章 研究结论与研究展望  58-60
  4.1 结论  58-59
  4.2 研究展望与建议  59-60
参考文献  60-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器
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