【正文】 狀及發(fā)展趨勢(shì) 沸石分子篩合成現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)沸石分子篩膜繼承分子篩的特點(diǎn)具有獨(dú)特的優(yōu)良特性。沸石分子篩獨(dú)特的納米孔道結(jié)構(gòu)和對(duì)被檢測(cè)分子的吸附作用、脫附作用，使得其能夠選擇性的吸收周圍環(huán)境中的氣體分子，且濃度越大，吸附量越大，從而引起沸石折射率發(fā)生變化，微諧振器感應(yīng)這種變化就會(huì)引起光學(xué)屬性改變，引起共振帶的偏移，檢測(cè)這種偏移量就能實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的高精度檢測(cè)。由于標(biāo)準(zhǔn)光纖自身折射率是固定的（~） ，對(duì)折射率的檢測(cè)范圍一般為 ~，而一般氣體的折射率一般為 1，故對(duì)氣體不能進(jìn)行檢測(cè)。光纖器件具有微型化、低功耗、抗輻射干擾、高可靠性和穩(wěn)定性等優(yōu)良的特點(diǎn)，可以應(yīng)用于疾病、多粉塵、潮濕、易燃和易爆等復(fù)雜惡劣的環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)。具有優(yōu)良的化學(xué)和光學(xué)特性，通過吸附或脫附被檢測(cè)物質(zhì)的分子會(huì)使得沸石膜折射率、反射率等光學(xué)屬性發(fā)生改變。沸石分子篩薄膜作為無機(jī)膜的一類，除了具有無機(jī)膜的共同特點(diǎn)外，還具有均一、獨(dú)特的納米級(jí)別孔道結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié) Si/Al 比可實(shí)現(xiàn)孔道大小的調(diào)節(jié)。而光纖微諧振器的共振帶的波長(zhǎng)對(duì)折射率的變化相當(dāng)敏感，因此，沸石折射率的微小變化就會(huì)引起共振波長(zhǎng)的偏移，從而實(shí)現(xiàn)高精度的傳感功能。在光纖表面鍍沸石，強(qiáng)化了內(nèi)嵌諧振器的功能。圖 涂有沸石的光纖微傳感器示意圖微諧振器被放置在光纖的凹槽內(nèi)纖芯的上部，連接微諧振器的尺寸以及微諧振器與纖芯的距離必須要嚴(yán)格的控制，以便于光耦合到微諧振器內(nèi)形成高品質(zhì)的回音廊模式（whispering gallery modes, WGS） 。本課題來源于國(guó)家高新技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃（863 計(jì)劃）項(xiàng)目“高靈敏度納米孔沸石涂層內(nèi)嵌光纖微陣列傳感器技術(shù)” 。伴隨納米材料和納米科技的發(fā)展，傳統(tǒng)傳感器領(lǐng)域面臨重大的變革。北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文0MFI 沸石在光纖微諧振器上的合成及應(yīng)用畢業(yè)論文目錄摘要 ............................................................................................................................IABSTRACT...............................................................................................................II第 1 章 緒論 ..............................................................................................................1 課題來源及研究意義 ..........................................................................................1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ...............................................................................2 沸石分子篩合成現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ..............................2 MFI 沸石合成的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ..............................4 光纖化學(xué)傳感器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ........................4 研究?jī)?nèi)容 ............................................................................................................6 本章小結(jié) ............................................................................................................6第 2 章 沸石分子篩膜 ...............................................................................................7 沸石分子篩的結(jié)構(gòu)及特性 ...................................................................................7 沸石分子篩的結(jié)構(gòu) ..........................................7 沸石分子篩的特性 ..........................................9 沸石分子篩的合成及表征 .................................................................................12 沸石分子篩的合成 .........................................12 沸石分子篩膜的表征 .......................................15 MFI 沸石分子篩 ...............................................................................................16 MFI 沸石分子篩的結(jié)構(gòu) .....................................16北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文1 MFI 沸石的晶體取向 .......................................17 沸石分子篩膜的應(yīng)用 ........................................................................................18 分離膜 ...................................................18 沸石分子篩用于膜催化反應(yīng) .................................19 沸石分子篩膜在化學(xué)傳感器上的應(yīng)用 .........................19 本章小結(jié) ..........................................................................................................21第 3 章 MFI 沸石的合成及優(yōu)化試驗(yàn) .......................................................................22 定向沸石分子篩膜合成機(jī)理研究 ......................................................................22 MFI 沸石在光纖微諧振器上的合成 ..................................................................23 試驗(yàn)采用的技術(shù)路線 .......................................23 試驗(yàn)藥品及儀器 ...........................................24 前驅(qū)液的配制 .............................................24 光纖微諧振器的預(yù)處理及其對(duì)成膜質(zhì)量的影響 .................25 水熱合成反應(yīng) .............................................26 后續(xù)處理及對(duì)沸石成膜的影響 ...............................27 MFI 沸石合成試驗(yàn)優(yōu)化 ....................................................................................29 膜厚控制試驗(yàn) .............................................29 晶粒細(xì)化試驗(yàn) .............................................31 本章小結(jié) ..........................................................................................................35第 4 章 MFI 沸石在微諧振器上的合成 ...................................................................36 MFI 沸石在光纖微球表面的合成 ......................................................................36 光纖微球傳感原理 .........................................36 光纖微球、光纖錐的制備 ...................................37 MFI 沸石在微球表面的合成 .................................38 微球— 光纖錐傳感器的耦合 .................................39北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2 MFI 沸石在長(zhǎng)周期光纖光柵（LPFG）表面的合成 ...........................................40 LPFG 的傳感特性 ..........................................40 LPFG 的制作 ..............................................41 MFI 沸石在 LPFG 表面合成試驗(yàn) ..............................43 MFI 沸石在馬赫澤德干涉儀（MZI ）表面的合成 .............................................46 MZI 光纖傳感器傳感原理 ...................................46 MZI 的制作方法 ...........................................47 MFI 沸石在 MZI 表面的合成 .................................49 本章小結(jié) ..........................................................................................................50第 5 章 MFI 沸石在光纖化學(xué)傳感器上的應(yīng)用 .........................................................52 光纖的結(jié)構(gòu)與模式 ............................................................................................52 鍍有 MFI 沸石的長(zhǎng)周期光纖光柵化學(xué)傳感器 ..................................................53 長(zhǎng)周期光纖光柵的傳感特性 .................................53 丙酮?dú)怏w分子定量檢測(cè)試驗(yàn) .................................54 試驗(yàn)結(jié)果及分析 ...........................................56 鍍有沸石的 MZI 干涉儀光纖傳感器 .................................................................59 MZI 干涉儀傳感器的傳感特性 ...............................59 丙酮?dú)怏w分子的定量檢測(cè)試驗(yàn) ...............................62 試驗(yàn)結(jié)果及分析 ...........................................63 本章小結(jié) ..........................................................................................................64結(jié)論與展望 ..............................................................................................................66參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................68攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單 ...................................................................73致謝 .................