论文题目: 多孔塑料光纤传感探头的制备及应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 物理化学
作者: 谢增鸿
导师: 陈国南
关键词: 光纤化学传感器,多孔塑料光纤传感探头,传感器,溶解氧,功能聚合物
文献来源: 福州大学
发表年度: 2005
论文摘要: 光导纤维光波导技术与高灵敏的荧光分析法相结合的光纤化学传感器（fiber-optical chemical sensors，FOCS）的发展，为原位、瞬时、高灵敏度的化学信息获取展示了良好的前景，是目前分析科学发展的一个重要研究方向之一。传感探头是光纤化学传感器中最重要的组成部分，它对分析对象进行选择性的识别的同时承担着光学信号表达的功能。因此，传感探头的制备是关键。然而，常规的传感探头通常通过将识别元件以传感膜的形式披覆在光纤的端部而获得，在使用过程中传感膜往往存在着指示剂负载量有限、光漂白以及洗脱等问题，从而影响了光纤化学传感器的使用寿命。本论文致力于一种新的化学传感探头的探索研究，发展了一种新型的多孔塑料光纤传感探头。该技术采用高分子聚合技术，将敏感指示剂以包埋或共价结合的方式直接聚合于整体聚合物光纤中，惰性溶剂在聚合过程中不参与化学反应，而留下相互交联的多孔结构。待测的分析对象进入多孔塑料光纤传感探头内部相互交联的微孔结构，与敏感指示剂反应，从而引起敏感指示剂光学性质的变化。 本论文总共分为五章，第一章介绍光纤化学传感器的发展、光纤化学传感器的原理、传感探头指示剂的固定方法，最后介绍本论文的主要工作以及本论文的特色与创新之处。第二章介绍了多孔塑料光纤传感探头的制备原理、制备过程、制备原料，并详细探讨了多孔塑料光纤传感探头制备过程的影响因素。第三章研究了以具有憎水性能的甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯为单体、双甲基丙烯酸二乙二醇酯为交联剂、藻红或氨基荧光素为荧光指示剂，采用交联共聚技术制备对氨敏感的多孔塑料光纤传感探头；详细考查了使用不同交联度、不同致孔剂量、不同指示剂浓度所制备的多孔塑料光纤传感探头对氨的响应情况，并对传感探头的稳定性、重现性、可逆性等响应性能进行了讨论。由于多孔塑料光纤传感探头的憎水性，溶液中的pH不干扰氨的测定。在最佳的制备条件下，以藻红为指示剂的多孔塑料光纤传感探头对氨的响应范围为2×10－4mol·L－1～9.1×10－3mol·L－1，以氨基荧光素为指示剂的多孔塑料光纤传感探头对氨的响应范围为1～20 ppm。第四章研究了以具有亲水功能基团-COOH的甲基丙烯酸为单体，双甲基丙稀酸二乙二醇酯为交联剂，庚烷为致孔剂，对pH敏感的荧光染料曙红为指示剂，合成具有亲水性能的多孔塑料光纤传感探头，并考察多孔塑料光纤传感探头对pH的响应特性。该传感探头在pH0.0～3.0范围内对pH有较好的响应。第五章主要研究以憎水性能好、透气性能强的甲基丙烯酸-2，2，3，3-四氟代丙酯（TFPM）、甲基丙烯酸异丁酯（IBM）为混合功能单体，二甲基丙烯酸二乙二醇酯(DGDA)为交联剂，钌(Ⅱ)-三-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉高氯酸盐复合物为指示剂，采用交联共聚技<WP=5>术制备多孔塑料光纤传感探头，研究传感探头对溶解氧的响应情况，并考查了使用不同交联度、不同致孔剂量、不同指示剂浓度所制备的传感探头对溶解氧的响应性能。溶解氧在0～10ppm范围内，该多孔塑料光纤传感探头的荧光猝灭比值与溶解氧浓度成一线性关系，95%响应时间约1.50min。本章还对传感探头指示剂泄漏、重现性、可逆性等性能进行深入讨论。
论文目录:
中文摘要
Abstract(英文摘要)
目录
主要缩略词表
第一章 文献综述
1.1 引言
1.2 光纤化学传感器的发展
1.3 光纤化学传感器的原理
1.3.1 光纤的基本原理
1.3.2 荧光光纤化学传感器
1.3.3 荧光光纤化学传感器的响应机制
1.4 传感探头制备的指示剂固定化方法
1.4.1 指示剂
1.4.2 载体
1.4.3 固定化方法
1.5 论文的主要工作
1.6 论文的特色与创新之处
参考文献
第二章 多孔塑料光纤传感探头的制备
2.1 前言
2.2 基本原理
2.3 实验部分
2.3.1 主要试剂与仪器
2.3.2 多孔塑料传感探头的制备
2.4 多孔塑料光纤探头的制备原料及影响参数5l
2.4.1 单体类型
2.4.2 交联度
2.4.3 致孔剂
2.4.4 引发剂
2.4.5 指示剂
2.4.6 聚合温度
2.5 小结
参考文献
第三章 对氨敏感的多孔塑料光纤传感探头的研究
3.1 以藻红为指示剂的多孔塑料光纤传感探头的研究
3.1.1 实验部分
3.1.1.1 仪器和试剂
3.1.1.2 合成步骤
3.1.1.3 pH缓冲溶液的配制
3.1.1.4 氨标准溶液的配制
3.1.1.5 测定方法
3.1.1.6 响应机理
3.1.2 结果与讨论
3.1.2.1 聚合温度的影响
3.1.2.2 荧光光谱
3.1.2.3 致孔剂的影响
3.1.2.4 交联度的影响
3.1.2.5 致孔剂量的影响
3.1.2.6 指示剂量的影响
3.1.2.7 对氨的响应特性
3.1.2.8 多孔塑料光纤传感探头的稳定性
3.1.2.9 传感探头的可逆性
3.1.2.10 干扰试验
3.1.2.11 盐度影响
3.1.3 小节
3.2 以氨基荧光素为指示剂的多孔塑料光纤探头的研究
3.2.1 实验部分
3.2.1.1 仪器和试剂
3.2.1.2 合成步骤
3.2.1.3 缓冲溶液的配置
3.2.1.4 氨标准储备液的配制
3.2.1.5 测定装置
3.2.2 结果与讨论
3.2.2.1 指示剂的选择
3.2.2.2 致孔剂类型及用量的选择
3.2.2.3 交联度的选择
3.2.2.4 指示剂量的选择
3.2.2.5 响应时间
3.2.2.6 工作曲线
3.2.2.7 干扰
3.2.3 小结
参考文献
第四章 pH敏感的多孔塑料光纤传感探头的研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂与仪器
4.2.2 pH敏感的多孔塑料光纤传感探头的制备
4.2.3 测定方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 聚合温度和引发剂的影响
4.3.2 单体和交联剂比例
4.3.3 致孔剂
4.3.4 指示剂量的影响
4.3.5 荧光光谱
4.3.6 pH响应曲线
4.3.7 重现性与可逆性
4.3.8 泄漏测试
4.4 小节
参考文献
第五章 对氧敏感的多孔塑料光纤传感探头的研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 仪器与主要分析试剂
5.2.2 多孔塑料传感探头的制备
5.2.3 响应原理
5.2.4 测定方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 单体的选择
5.3.2 探头直径对传感探头响应性能的影响
5.3.3 单体的配比对传感探头响应性能的影响
5.3.4 交联度对传感探头响应性能的影响
5.3.5 致孔剂对传感探头响应性能的影响
5.3.6 指示剂量对传感探头的响应性能的影响
5.3.7 传感探头对溶解氧的响应特性
5.3.8 传感探头的可逆性
5.3.9 传感探头的重现性
5.3.10 盐度对传感探头响应的影响
5.3.11 传感探头的指示剂泄漏实验
5.3.12 传感探头的光学稳定性
5.3.13 校正曲线
5.4 小结
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的论文
攻读博士学位期间申请的专利
发布时间: 2005-03-30
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