论文摘要
由于多孔硅比表面积大、易于表面修饰以及与传统IC工艺的兼容性,使其作为一种全新的材料应用于传感领域中。然而多孔硅对物质没有选择性,任何进入多孔硅孔道中的物质都可以改变多孔硅的折光指数,引起反射干涉光谱图的变化。因此需要对多孔硅进行表面化学修饰。本文用电化学阳极浸蚀法制备了不同结构的多孔硅,并对多孔硅表面进行了不同的表面化学修饰,使其对不同的待测物有特异性响应,初步探索了多孔硅在化学与生物传感器方面的应用。（1）综述多孔硅功能材料的研究现状、多孔硅功能材料制备方法及形成机理、多孔硅功能材料主要光学性质,以及多孔硅法布里-珀罗干涉薄膜、双层多孔硅、多孔硅梳状滤光片、多孔硅微腔四种常见的多孔硅结构及在传感领域研究现状和发展方向。（2）制备了一种基于反射吸收原理的氨气传感器。通过在多孔硅修饰一层壳聚糖凝胶,然后吸附一种敏感染料分子-溴百里香酚蓝,制备成氨气敏感材料。当有氨气流经传感材料的表面时,由于敏感染料分子的最大吸收峰位置移至多孔硅的反射峰位置,因而使反射光强度降低,并且在一定的氨气浓度范围内反射光强度的降低值与氨气浓度呈正比（0-100ppm）。此传感器最低检测限为0.5ppm,响应时间小于30s,恢复时间约为60s,该传感器结构简单、响应时间短、灵敏度高、浓度范围广,可以快速准确的测定空气中的氨气浓度,可用于工作及生活环境中氨气浓度的在线监测及气体泄漏报警。（3）制备了一种多孔硅阵列,并用离子液体对不同的传感位点进行修饰,利用不同离子液体与不同易挥发有机气体（VOC）吸附作用力的差异,制备了一种新型的气体敏感材料,这种基于离子液体修饰的多孔硅阵列VOC传感器,响应时间小于30s,恢复时间约为60s,通过PCA等模式识别方法,实现了对六种VOC气体的识别,解决了单一气体传感器组成的检测系统选择性低的问题。（4）研究了多孔硅/壳聚糖凝胶复合物作为生物传感器的应用。本文研究了不同离子强度下多孔硅/壳聚糖复合物的pH敏感性,发现离子强度的改变会使凝胶的溶涨收缩情况发生逆转。同时本文还研究了多孔硅-壳聚糖复合物在葡萄糖氧化酶存在的条件下对葡萄糖溶液（0.5%-4%浓度范围）的响应,实验发现多孔硅基质上凝胶溶胀所产生的傅立叶变换反射干涉光谱信号的位移值与葡萄糖浓度具有明显相关性。
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摘要ABSTRACT目录第一章 综述1.1 多孔硅材料及其研究进展1.1.1 多孔硅研究的历史1.1.2 多孔硅的制备1.1.3 多孔硅的形成机理1.2 多孔硅作为传感材料的研究1.2.1 多孔硅的光学性质1.2.2 多孔硅传感材料的结构1.2.3 多孔硅的在传感方面的应用1.3 课题研究的主要内容第二章 多孔硅作为氨气传感器的应用研究2.1 引言2.2 实验部分2.2.1 仪器与试剂2.2.2 多孔硅的制备2.2.3 实验装置2.3 实验结果和讨论2.3.1 氨气传感器的工作原理2.3.2 高分子薄膜的选择2.3.3 壳聚糖膜层厚度的选择2.3.4 染料的选择2.3.5 传感器的选择性2.3.6 氨气传感器的重现性2.3.7 氨气传感器对不同氨气浓度的响应2.3.8 氨气传感器的最低检出限（LDL）2.3.9 温度对氨气传感器性能的影响2.3.10 氨气传感器的集成化研究2.4 结论与展望第三章 基于离子液体阵列的多孔硅光学传感器及其在VOC检测中的应用研究3.1 引言3.2 实验部分3.2.1 仪器与试剂3.2.2 离子液体修饰的多孔硅阵列的制备3.2.3 离子液体修饰的多孔硅阵列的表征3.2.4 实验装置3.3 实验结果和讨论3.3.1 VOC传感器的工作原理3.3.2 离子液体浓度的选择6对硅片修饰前后对丙酮响应值的对比'>3.3.3 BimimPF6对硅片修饰前后对丙酮响应值的对比6对硅片修饰前后对不同VOC气体响应值的对比'>3.3.4 BimimPF6对硅片修饰前后对不同VOC气体响应值的对比3.3.5 修饰了不同离子液体的位点对丙酮的响应值的对比3.3.6 根据大小排序对VOC气体的识别3.3.7 根据PCA分析对VOC气体的识别3.4 结论与展望第四章 基于多孔硅/壳聚糖凝胶复合材料的葡萄糖传感器的研究4.1 引言4.2 实验部分4.2.1 仪器与试剂4.2.2 实验方法4.3 实验结果和讨论4.3.1 多孔硅-壳聚糖凝胶复合材料对pH变化的响应机理4.3.2 多孔硅-壳聚糖凝胶复合材料对pH的响应4.3.3 多孔硅/壳聚糖凝胶复合材料对离子强度的响应4.3.4 多孔硅/壳聚糖凝胶/葡萄糖氧化酶复合材料对葡萄糖的响应4.4 结论与展望第五章 总结和展望5.1 结论5.2 展望参考文献攻读硕士期间发表的论文致谢
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