甲烷浓度检测新方法的研究

论文摘要

第一章:介绍目前甲烷气体检测的各种方法及原理,并对煤矿瓦斯气体检测的研究现状进行综述,评价各种检测方法和检测装置的优缺点。第二章:提出一种甲烷浓度检测的新方法,此方法是根据甲烷气体燃烧前后的产物通过气体吸收剂后的体积变化来间接测量甲烷的浓度。据此原理设计实验方案,搭建实验系统,对实验系统中各部件进行考察筛选,研制出一种甲烷浓度检测装置,并对甲烷气体进行初步检测。该检测系统对甲烷工作曲线方程为y=28.667x-0.0189（r=0.9976）,相对标准偏差为16.3%,符合有关国际方面的标准（＜±25%）。第三章:考察催化元件的化学修饰材料碳纳米管的红外光谱和扫描电镜的特性。以催化元件为载体,对其表面进行碳纳米管修饰,按照实验设计装置图,连接碳纳米管修饰后的催化元件进行甲烷气体的检测。研究经碳纳米管修饰前后催化元件对甲烷气体响应的灵敏度和工作曲线,结果表明用碳纳米管修饰后的催化元件灵敏度更高。第四章:选用一种对甲烷气体敏感的半导体材料二氧化锡,选用四氯化锡和二氯化锡作为原料,采用共沉淀法制备二氧化锡半导体膜,并考察了二氧化锡膜的红外光谱特性和透射电镜分析,同时对二氧化锡半导体膜进行了Fe3+的掺杂。并设计甲烷气体检测的装置,按照实验装置连好各个部件对甲烷气体进行初步检测。并对气敏传感元件的灵敏度等性能参数做阐述。结果表明:采用二氧化锡半导体对甲烷检测具有一定的应用前景,对其他离子的掺杂有待于进一步的研究。第五章:对燃烧前后体积变化的甲烷浓度检测新方法、碳纳米管修饰后的催化元件检测甲烷和二氧化锡半导体检测甲烷三种检测方法的比较,结果表明甲烷浓度检测新方法的准确度好,灵敏度高,并对其进一步的研究提出展望。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 综述
• 1.1 甲烷气体检测方法及研究现状
• 1.1.1 催化燃烧法
• 1.1.2 半导体气敏法
• 1.1.3 红外光谱法
• 1.1.4 气相色谱法
• 1.2 课题的目的意义及研究内容和创新点
• 1.2.1 目的意义
• 1.2.2 研究内容
• 1.2.3 创新点
• 参考文献
• 第二章 基于体积变化测量甲烷浓度
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验设计
• 2.2.2 仪器及试剂
• 2.2.3 原理结构图
• 2.3 实验方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 进样装置的选择
• 2.4.2 加热装置的选择
• 2.4.3 气体吸收装置的确定
• 2.4.4 测量装置的选择
• 2.4.5 配气方法的选择
• 2.4.6 燃烧装置的选择
• 2.4.7 进样速度的确定
• 2.4.8 温度的选择
• 2.4.9 甲烷和空气的测量结果
• 2.4.10 甲烷和氧气的测量结果
• 2.4.11 测量方法的精密度
• 2.5 结论
• 参考文献
• 第三章 化学修饰的催化元件检测甲烷
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器及试剂
• 3.2.2 实验装置
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 碳纳米管
• 3.3.2 碳纳米管的纯化
• 3.3.3 碳纳米管的红外光谱图
• 3.3.4 碳纳米管纯化前后的扫描电镜
• 3.3.5 催化元件的测量结果
• 3.3.6 修饰后的催化元件的测量结果
• 3.3.7 两种测量结果灵敏度的比较
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 二氧化锡半导体检测甲烷
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 实验装置
• 4.3 结果与讨论
• 2膜的制备'>4.3.1 纳米 SnO₂膜的制备
• 2膜的掺杂'>4.3.2 纳米 SnO₂膜的掺杂
• 2膜的表征'>4.3.3 纳米 SnO₂膜的表征
• 4.3.4 氧化物半导体气敏传感元件的制备及性能测试
• 4.3.5 气敏元件的制备工艺
• 4.3.6 气敏传感器的主要特性参数
• 4.3.7 影响因素
• 4.3.8 测量结果
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第五章 总结与展望
• 5.1 实验总结
• 5.2 后续工作
• 硕士期间发表的论文及专利
• 附录
• 致谢
• 个人简况及联系方式