研究目的
开发一种新型二维近红外等离子体氧化钨(WOx)超灵敏光纤气体传感器,用于高灵敏度、高选择性检测二氧化氮(NO2)气体分子。
研究成果
所开发的二维等离子体WOx光纤气体传感器对NO2展现出卓越的灵敏度和选择性,在160°C时检测限低至8 ppb。相比现有光纤NO2传感器实现了重大突破,为环境监测和工业应用提供了极具前景的解决方案。
研究不足
该传感器的性能在特定温度(160°C)下达到最佳,这可能限制其在温度控制困难环境中的应用。该研究聚焦于二氧化氮检测,传感器对其他气体的响应显著较低,表明需要进一步研究以拓宽其适用性。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用镀有二维等离子体WOx的侧抛D型单模光纤进行气体传感,通过匹配WOx等离子体共振波长与通信波段来增强光-物质相互作用。
2:样品选择与数据来源:
二维WOx通过湿化学法合成,并利用AFM、TEM、HRTEM、XRD和XPS进行表征以确认其性能。
3:实验设备与材料清单:
包括D型光纤、二维WOx、AFM(布鲁克Dimension Icon)、TEM(JEOL-1010)、HRTEM(JEOL 2100F)、XPS(赛默飞世尔K-alpha)、紫外-可见-近红外分光光度计(珀金埃尔默Lambda 1050)及拉曼光谱仪(堀场LabRAM)。
4:0)、HRTEM(JEOL 2100F)、XPS(赛默飞世尔K-alpha)、紫外-可见-近红外分光光度计(珀金埃尔默Lambda 1050)及拉曼光谱仪(堀场LabRAM)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过监测光纤透射功率变化测量传感器对NO?的响应,测试在不同温度和气体浓度下进行。
5:数据分析方法:
基于响应幅度、响应时间以及相对于其他气体的NO?选择性评估传感器性能。
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