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,并证实了GQDs的光致发光强度可以受到Fe3+浓度的影响.Fan等报道GQDs作为荧光传感器,可以通过荧光共振能量转移猝灭,在溶液里快速简单有效的检测TNT分子.Gutta等报道了GQDs结合ZnO纳米线在太阳能电池领域的应用,证实了从受激的GQDs和纳米线之间确实存在电子注入过程.Guptal等将GQDs与P3HT或MEH-PPV共轭聚合物混合在一起做器件,同纳米氧化石墨烯片(GS)与共轭聚合物器件相比,对太阳能电池及其有机发光二极管的效率同时有了很大的提升.Chen等发现水中有氯能够有效地猝灭GQDs的荧光,可以用于饮用水中自由氯的检测.虽然以上的研究工作在GQDs物化性质以及应用方面取得了相当大的进展,但GQDs纳米膜用于制作光纤敏感元件的研究,以及基于微结构光纤-石墨烯包层空气孔内敏感膜折射率变化的硫化氢气体传感新方法尚未见国内外报道.这篇论文url:http://www.sxsky.net/xie/070269431.html
常见的半导体金属氧化物气体传感器大多是电阻型传感器(一般需要几百摄氏度的高温,还需一定电流信号),对气体所含特定成分的物化性质作出感应,并将其转化为适当的电信号,从而对气体种类及浓度做出检测,一般不适合在低温和不可加电环境下使用(如易燃易爆仓库,矿井,武器库等).但光纤传感器可以克服以上问题.同时,已有研究发现GQDs纳米薄膜对硫化氢气体有较强的气敏效应,通过研究GQDs纳米薄膜的光学性质和气敏光学效应,为GQDs纳米薄膜基气敏光学传感器的应用开发提供理论依据,以克服电阻型金属氧化物气敏材料应用的局限性.
GQDs纳米薄膜的气敏传感机理极为复杂,不仅涉及到各种气敏传感机理模型,而且在同一反应中往往存在多种机理的相互作用.同时,水蒸气,油烟等外部环境的变化对气敏传感过程的影响也不容忽视.因此,本研究主要从测试气体与受体纳米薄膜相互作用的角度出发,结合气敏材料光电性质的变化,结合第一性原理计算,对GQDs敏感材料的气敏传感机理进行研究与确定.
另外,如果在微结构光纤的大空气孔孔径最大可达125μm中形成一层对硫化氢气体选择性敏感的GQDs受体薄膜(厚度从纳米级到亚微米级),这种敏感膜的折射率的变会导致光纤包层模的倏逝波的变化,从而形成一种微结构光纤(MSF)-GQDs敏感膜气体传感器.当气体分子进入MSF空气孔后,它们不仅被吸附到受体膜表面而使受体膜表面折射率改变,而且被受体膜吸收而引起受体膜折射率(甚至厚度)的改变,从而导致光纤包层模有效折射率发生变化,进而改变谐振波长.通过实时观测谐振波长的变化,可以获取硫化氢气体分子浓度信息.由于传统的微结构光纤空气孔极小(从不到1μm到数微米),极难在孔内形成均匀有效的受体膜,需要采用大孔径的微结构光纤.因此,拟采用直径至少为25μm的大型空气孔,将传导能量主要限制在纤芯中.由于采用了大孔的MSF,可以容易地在包层空气孔内部构建GQDs受体膜,通过测量透射谱的波长的变化形成基于包层空气孔内敏感膜折射率变化传感器.但是,需要解决如下问题:一是构建传感器的结构模型,对其工作原理进行理论分析和优化计算,从而改进包层模式耦合理论的数值分析方法并提高精度,同时,需要探索在MSF包层空气孔内形成微纳米膜的方法与工艺条件,探讨并解决光波和气流同时在MSF中传导/传输以及连接与耦合损耗等.尽管此传感器研究中仍面临很多问题,随着问题的不断解决,此传感器必将得到广泛的应用.[1]杜耀方圆沈东升龙於洋农业工程报2016,31:269-275.
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研究方案研究目标,研究内容和拟解决的关键问题
研究目标
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