PDF《PS W 22 W》

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3 分析化学第33卷 P S

2 2 P D F ( T r i a l V e r s i o n ) W W W . C C Y T . N E T 环境中二氧化硫监测的多孔硅光学传感方 法研究 黎学明*1 潘进1 万体智2 张玉奇2 ( 重庆大学化学化工学院1 , 材料科学与工程学院2 , 重庆

4 0

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4 4 ) 摘要提出一种用于 S O

2 监测的多孔硅光 学传感 方案, 其原 理是以 光催化 氢化硅 烷化处 理的多 孔硅作 为 敏感材料, 根据多孔硅 光致发光峰猝灭程度与 S O

2 浓度间定量关 系, 实现SO2传感. 实验采用 电化学方法 将n-型单晶硅腐蚀形成多 孔硅并进行氢化硅烷化处理, 获得敏 感膜层;

研究 多孔硅 发光 特性、 传 感特性、 选择 性 和稳定性.结果表明: 该多孔硅具有良好光 致发光 性能, 在大气 环境和 碱性介 质中稳 定性较 高;

当SO2体积分数为 5*1

0 -5 ~2 . 5*1

0 -4 时, 多孔 硅传感SO2的过程 服从Stern-V o l m e r 方程, 其Stern-V o l m e r 常数k为 5*

1 0 -4 ;

同时, 体积分数 为0.05的 C O

2 或NO以及体积分 数为

0 .

0 1的CO或 N O

2 对 多孔硅 光致发 光峰强 度 无影响.用本法测定样 品中 S O

2 含量, 结果满意. 关键词 多孔硅, 光致 发光, 二氧化硫, 氢化硅烷化

2 0

0 4 -

0 1 -

2 5收稿;

2 0

0 4 -

0 4 -

0 6接受 本文 系国家 自然 科学基 金资 助项目 ( N o .

2 0

0 0

7 0

0 6 )

1 引言随着 S O

2 大量排放, 中国正成为 S O

2 污染和酸雨危害最严重的国家之一.每年因酸雨造成的直接 经济损失高达

2 0 0多亿 元, 其危害区域约占国土总面积

4 0 %, 故开展环境中 S O

2 含量监测有重要意 义[1 , 2] .目前,S O

2 测定方法 [ 3] 主要有盐酸副玫瑰苯胺比色法、 紫外荧光法、 定电位电解法及电导法. 这些方法具有精度高、 重现性好、 稳定可靠等优点, 但仍存在抗干扰能力差、 取样繁琐和难以现场监测等 不足.因此, 迫切需要廉价、 快速、 小型化的在线监测仪器 [4~6 ] . 多孔硅是一种通过电化学阳极氧化单晶硅而形成的具有以纳米硅原子簇为骨架的新型功能材料, 它具有发光功率随 S O

2 浓度改变而变化的特征, 是一种潜在的全固态 S O

2 光学传感材料 [ 7~9] .但是, 现 有研究中涉及的多孔硅是基于 p型单晶硅阳极氧化而成, 其膜层易炸裂、 传感稳定性较差, 难以推广应 用[9 ,

1 0] .对此, 本实验提出采用 n型单晶硅制备多孔硅, 并进行氢化硅烷化处理[1 1] , 以期用于环境中 S O

2 的监测.

2 实验部分

2 .

1 仪器、 试剂和材料 Y D X双路

3 0 V/

3 A直流稳压稳流电源( 重庆亚光电子研究所) ;

S P F -

5 0

0 C荧光光谱仪( 美国 S L M. A MI N C O公司) ;

E P -

2 0

0 0离子色谱仪( 北京市历元电子仪器技贸公司) . 十二碳烯( 比利时 A c r o s 公司) ;

无水乙醇、 丙酮、 氢氟酸、 过氧化氢、 氨水 和盐酸为电子级, 二氯乙 烷、 四氢呋喃、 正己烷和氢氧化钠为分析纯;

1m o l / LN a O H溶液;

二次蒸馏水;

S O

2 标准气体( 西南油气 田分公司天然气 研究 所) ;

体 积分 数为

0 .

0 1 、

0 .

0 5的NO、NO

2、 C O 、 C O

2 气体( 自制, 相对误 差小 于10%) ;

n 型单晶硅( 掺P,晶面方向(

1 0

0 ) , 电阻率

1 . 5~

3 Ω・c m , 德国 Wa k e r 化学公司) ;

碘钨灯( 欧司 朗佛山照明有限公司) ;