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纳米科技是21世纪最活跃、最有发展前途的科研领域之一,纳米材料在分析化学中的应用正日益受到人们的关注。催化发光气体传感器是一种非常有发展前途的新型气体检测模式。本文使用纳米催化剂作为敏感材料,设计并发展了四种催化发光气体传感器,深入研究了催化发光的机理,解决了催化发光传感器发展中面临的一些问题,并提出了一些新的气体传感模式。论文主要研究内容如下:
1.发现并研究了乙醇—纳米氧化锆催化发光体系。研究了温度、流速和催化剂粒径对催化发光强度的影响。发现该体系的最佳检测温度为195℃,比以前报道的几个乙醇催化发光体系低了两百多度。这一结果表明了通过催化剂筛选降低催化发光温度的可行性,为将来发展能在较低温度下工作的催化发光传感器开辟了道路。
2.发现了硫化氢的催化发光现象,将催化发光传感器的应用范围扩展至含硫化合物。通过对硫化氢—三氧化二铁体系的深入研究,发现了温度对传感器选择性的控制作用,发展了时间分辨催化发光检测混合气体的新方法,并研制成功了一种新型的光电结合气体传感器。
3.发现并研究了三甲基胺—氧化钇催化发光体系,将催化发光传感器的应用范围扩展至含氮的化合物。利用研制成的传感器进行了实际样品检测,证明了催化发光传感器的实用性;
4.通过研究掺杂离子对催化发光体系的影响,发现了发光中间体与催化剂之间存在着能量转移过程这一重要事实,并据此发展了高灵敏度的能量转移催化发光乙醇传感器。基于掺铽氧化锆催化剂的能量转移催化发光传感器对乙醇的检出限为6ppm,比基于纯氧化锆的催化发光传感器的检出限低了38倍。能量转移催化发光的研究为将来发展高灵敏度催化发光传感器提供了一条新思路。