編號：CYYJ01794
篇名：基于自組裝金鈀核殼納米顆粒單層膜的光纖H2傳感器
作者：宋涵 蔡琪輝 劉明堯 王啟東 蔡子健 劉繄
關(guān)鍵詞： 光纖傳感器 氫氣傳感 Au@Pd納米顆粒 自組裝 納米顆粒膜
機構(gòu)： 武漢理工大學(xué)機電工程學(xué)院
摘要： 低維納米材料的大比表面積極大提升了材料與環(huán)境氣體分子的反應(yīng)效率,對提高光纖氫氣傳感器中關(guān)鍵氫敏器件的靈敏度及響應(yīng)速度有著至關(guān)重要的作用。提出了一種在油水界面自組裝制備高性能金鈀(Au-Pd)核殼納米顆粒單層氫敏薄膜的方法,并制備了基于該薄膜的透射式光纖氫氣傳感器。實驗中采用水熱合成法制備粒徑約12 nm的球形Au核,然后在Au核水溶液中加入Pd生長液,得到粒徑約為20 nm的Au-Pd核殼納米顆粒。采用十八胺修飾Au-Pd核殼納米顆粒并通過相轉(zhuǎn)移技術(shù)將顆粒轉(zhuǎn)移到甲苯溶液中,最后在甲苯-水界面提拉制備覆蓋率高并且空洞和堆積少的納米顆粒單層氫敏薄膜。表征分析結(jié)果表明,形成的Au-Pd核殼納米顆粒粒徑均勻且結(jié)晶度好,制備的納米顆粒單層薄膜排列致密覆蓋率達87%。搭建了透射式光纖氫氣器并測試了制備的Au-Pd核殼納米顆粒單層膜在不同氫氣濃度下的感氫響應(yīng)特性。實驗結(jié)果表明,單層納米顆粒氫敏膜對4%的氫氣響應(yīng)時間約為3 s,對0.1%的氫氣(氮氣為載氣)響應(yīng)時間約為13 s,在多個循環(huán)的測試中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性,該傳感器在低濃度氫氣的快速、準(zhǔn)確檢測上具有良好的應(yīng)用前景。
