高选择性气体传感器的制备及其选择性和气敏机理的探讨

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21265020
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0404.化学与生物传感
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

The optical waveguide (OWG) sensor have been attracted widespread interest around the world owing to the potentials for high sensitivity, fast response time, and monitoring at room temperature. As the most important component of OWG, the sensitive layer would directly affect to the selectivity of sensor. In this project, the Lithium Iron Phosphate, Zinc Ferrite, Polyvinyl Pyrrolidone (PVP) will be selected as basic materials, and the composite materials which doped different amount of transition metal and their oxides will be synthesized. The thin film OWG gas sensor and resistance-type gas sensor will be prepare using this composite materials, and compare their gas sensing properties; study the intrinsic link between the change in resistance of the resistance-type thin film gas sensors with the characteristic parameters such as the refractive index, absorption coefficient and transmittance of sensing layer of OWGs. We will analyze the crystal structure, surface morphology, chemical composition, relative contents and optical properties of thin film. The adsorption energy between the sensitive film and the measured gas will be calculated using the Density function theory (DFT). Sum up above studies, we would discuss the selectivity and gas sensing mechanism of optical waveguide sensor, and will summarize the influence of transition metal-metal oxides doping on gas sensing selectivity of basic materials. These studies will provide an experimental data for design of optical waveguide sensing layer, and contribute to promote the development and industrialization of optical waveguide gas sensor.
光波导传感器具有灵敏度高、响应快和室温下操作等优点,在国际上受到广泛关注。敏感层作为其重要组成部分直接影响传感器的选择性。本项目以磷酸亚铁锂、铁酸锌和聚乙烯吡咯烷酮等材料为基体,掺杂过渡金属及其氧化物,合成不同配比的复合材料;拟制备复合薄膜光波导气体传感器和电阻型薄膜气体传感器并比较它们的气敏特性,探讨电阻型薄膜气体传感器电阻变化与光波导气体传感器敏感层的折射率,吸收系数和透光率等特性参数之间的内在联系。对薄膜的晶体结构、表面形貌、掺杂物种类、相对含量及光学特性进行表征和分析。通过密度函数方法计算出敏感膜与被测气体之间的吸附能量。综合以上研究探讨光波导气体传感器的选择性响应和气敏机理;总结掺杂过渡金属及其氧化物对传感器选择性响应的影响。这些研究将为光波导气体传感器敏感层的设计提供实验数据,并有助于推动光波导气体传感器的开发和产业化。

结项摘要

敏感层作为光波导(OWG)传感器的重要组成部分,将直接影响其传感性能。本项目以磷酸亚铁锂、铁酸锌和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等纳米薄膜作为敏感层,通过掺杂过度金属及其氧化物或其它材料,研制了气敏薄膜/玻璃光波导和电阻型(厚膜)气敏元件;对薄膜的晶体结构、表面形貌、化学成分及相对含量进行表征和深度分析;探讨了敏感薄膜的处理方法和金属的掺杂对其结构、物相、光学性质及气敏性的影响。.利用敏感薄膜(NiO)和几种挥发性气体分子的结构,采用密度函数方法(DFT)计算了敏感膜的吸附能量;结果显示:氯苯气体分子在NiO表面镍原子上的吸附结构较稳定,这与NiO薄膜OWG元件的检测结果完全一致。.Ag-Y共掺杂的LiFe1-0.01xY0.005x Ag0.005x PO4薄膜(未热处理)OWG元件和电阻型气敏元件对甲醛气体具有非常高的选择性响应,但在不同温度(450℃)热处理后对二甲苯和氯苯等气体有较大响应;分别掺杂Ni,Pt,Ti、Cr、Zn和共掺杂这些元素的LiFe0.99M0.01 PO4薄膜OWG元件都对二甲苯、氯苯和苯乙烯等有较大响应。Ni和Pt分别掺杂LiFe0.99M0.01 PO4的电阻型气敏元件对二甲苯、氯苯和苯乙烯等气体有较大响应。十二烷基苯磺酸纳中均匀分散LiFePO4纳米颗粒研制OWG元件也对苯乙烯、二甲苯和氯苯等气体有较大的响应。.通过溶胶凝胶和液相法合成制备的ZnFe2O4及其掺杂NiO,V2O5的薄膜OWG元件和电阻型气敏元件都对H2S和二甲苯有较大的选择性响应;.综合以上实验数据,采用同种敏感材料制作的OWG与电阻型气元件对同种气体显示出选择性响应;根据这个结果可以推测:半导体气敏薄膜/玻璃光波导气体传感器的选择性及气敏机理与电化学气体传感器相似。.同样筛选了间甲酚紫、偶氮苯和溴百里酚蓝等指示剂与PVP、硬脂酸等聚合物复合,研制了高选择性和高灵敏度的OWG传感元件,并检测到体积比浓度低于1×10-13(2.62×10-7 mg/m3)SO2气体和(2.41×10-7 mg/m3)三甲胺气体。.项目的研究成果已得到了国内外同行专家的认可与肯定,在国内外重要学术刊物上已发表16篇学术论文,其中SCI收录3篇,会议论文9篇,已培养了1名博士和10名硕士研究生。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(9)
专利数量(0)
LiFe1-0.01xNi0.01x PO4薄膜干燥温度对其光学性质及气敏性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    化学研究与应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    帕提曼·尼扎木丁;燕音;阿布力孜·伊米提
  • 通讯作者:
    阿布力孜·伊米提
NiO - ZnFe2O4复合薄膜光波导传感元件的气敏性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    仪表技术与传感器. 2015, (5):4-7
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    麦迪纳;阿曼古丽?图尔贡;阿布力孜?伊米提
  • 通讯作者:
    阿布力孜?伊米提
卟啉和金属卟啉配合物的合成及其在传感器中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    化学传感器
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姑力米然?吐尔地;阿达来提?阿不都热合曼;阿布力孜?伊米提
  • 通讯作者:
    阿布力孜?伊米提
偶氮苯-PVP复合薄膜光波导传感器检测苯乙烯
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    分析测试学报 2013,32(11)1339-1343
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    阿曼古丽?图尔贡;麦迪纳;阿达来提?阿不都热合曼;阿布力孜?伊米提
  • 通讯作者:
    阿布力孜?伊米提
四苯基卟啉薄膜/K+-交换玻璃光波导传感器的研制及其气敏性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    传感技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姑力米热?吐尔地;帕提曼?尼扎木丁;燕音;阿布力孜?伊米提
  • 通讯作者:
    阿布力孜?伊米提

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其他文献

乌鲁木齐市可吸入颗粒物污染水平及其与气象因素的相关性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    干旱环境监测
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    迪丽努尔·塔力甫;亚力昆江·吐尔逊;阿布力孜·伊米提
  • 通讯作者:
    阿布力孜·伊米提
乌鲁木齐市大气可吸入颗粒物浓度与气象因素的相关性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    新疆大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    伊丽米热·阿布达力木;迪丽努尔·塔力甫;阿布力孜·伊米提;买里克扎提·买合木提
  • 通讯作者:
    买里克扎提·买合木提
乌鲁木齐市冬季大气PM_(10-2.5)、PM_(2.5)中水溶性无机离子的化学特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
    环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    亚力昆江·吐尔逊;迪丽努尔·塔力甫;阿不力克木·阿布力孜;阿布力孜·伊米提
  • 通讯作者:
    阿布力孜·伊米提
高灵敏复合光波导硫化氢气体传感器的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    光 学 学 报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    克迪里亚·吾麦尔;姑丽各娜·买买提依明;买买提艾沙·苏莱曼;帕提曼·尼扎木丁;阿布力孜·伊米提
  • 通讯作者:
    阿布力孜·伊米提
NO_2光波导气敏元件的制备及气敏性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    仪表技术与传感器
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赛亚尔·库西马克;塔吉古丽·依马木买买提;玛丽亚·马木提;帕提曼·尼扎木丁;阿布力孜·伊米提
  • 通讯作者:
    阿布力孜·伊米提

其他文献

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阿布力孜·伊米提的其他基金

基于敏感膜/条形薄膜光波导传感元件的设计与光谱仪连用检测系统研究
  • 批准号:
    21765021
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    38.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
金属氧化物薄膜光波导传感元件及其对氯苯等二恶英前驱物气敏性的研究
  • 批准号:
    20965008
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
高灵敏复合光波导化学传感器的研究
  • 批准号:
    20665004
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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