Пьезомассметрическое исследование полимерных рецепторных материалов химических газовых сенсоров

• Автор: Павлюкович, Надежда Геннадьевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил

Оглавление
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Химические сенсоры Ю

1.1.1. Классификация сенсоров. Краткая характеристика

1.1.2. Акустоволновые сенсоры

1.1.3. Основные характеристики пьезорезонансных СКП и ПАВ сенсоров

1.2. Физико химические характеристики взаимодействий в системах парообразный аналит тонкопленочный рецептор
1.2.1. Характеристика и количественные параметры процессов сорбции в гетерофазных системах аналит рецептор

1.2.1.1. Коэффициент распределения

1.2.1.2. Времена достижения равновесных состояний

1.2.1.3. Чувствительность и удельная чувствительность
1.2.1.4. Предел обнаружения
1.2.2. Полуэмпирические модели поиска рецепторных материалов
1.2.2.1. Модель растворимость сорбция
1.2.2.2. Модель летучесть сорбция
1.3. Чувствительные материалырецепторы акустоволновых сенсоров
1.3.1. Общая характеристика
1.3.2. Технология формирования химически чувствительного
слоя на поверхности пьезокварцевого резонатора
1.3.3. Органические и элементорганические полимерные покрытия
1.3.4. Супрамолекулярные соединения в качестве чувствительных слоев
1.3.5. Молекулярноотпечатанные полимеры
1.4. Заключение
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Метод сорбционной пьезомассметрии
2.2. Вещества и материалы
2.2.1. Рецепторные материалы
2.2.2. Аналиты
Глава 3. Результаты и обсуждение
3.1. Органополисилоксаны в качестве рецепторных покрытий
химических газовых сенсоров
3.1.1. Корректность использования метода сорбционной пьезомассметрии
3 1.2. Влияние температуры на взаимодействия в системах
аналит рецептор
3.1.3. Слабосшитые органополисилоксаны с различным содержанием фенильных и метильных боковых заместителей основной цепи
3.1.4. Слабосшитые органополисилоксаны с различным содержанием утрифторпропильных и метильных боковых заместителей основной цепи
3.2. Карбоцепные полимерные материалы в качестве рецепторных
покрытий химических газовых сенсоров
3.2.1. Влияние химической природы боковых заместителей полимерной цепи на эффективность связывания паров различных классов органических соединений
3.2.2. Влияние физического состояния полимерного рецепторного материала на сорбционные процессы, протекающие в системах аналит рецептор
3.2 3. Влияние температуры на взаимодействия в системах
аналит рецептор
3.2.4. Поверхностная и объемная сорбция
3.2.5. Влияние жесткости цепи полимерного материала на его сорбционные свойства
3.2.6. Структурно фазовое модифицирование рецепторных
материалов
3.3. Фосфазеновые материалы как рецепторные покрытия химических газовых сенсоров
3.4. Об обнаружении взрывчатых и сопутствующих им веществ
Выводы
Список цитируемой литературы


На основании этого можно выделить шесть самостоятельных классов сенсоров электрохимические, электрические, оптические, акустоволновые, термометрические, магнитные. При этом внутри каждого класса также существует деление сенсоров на отдельные типы. Например, электрохимические сенсоры в зависимости от регистрируемого параметра электрохимической реакции подразделяются на несколько типов потенциометрические, вольтамперометрические, кулонометрические, кондуктометрические. Классификация сенсоров, в основу которой положен тип работы трансдуктора, представлена на рис. Электрохимические сенсоры представляют собой фактически миниатюрную электрохимическую ячейку с жидким или чаще твердым электролитом. Аналит вступает в электрохимическую реакцию либо непосредственно на электроде, либо внутри ячейки. При этом фиксируется заряд, ток или напряжение, которые вырабатывает ячейка, либо изменение сопротивления последней. Селективность электрохимического сенсора определяется выбором подходящего материала электрода. Работа сенсоров оптического типа основана на изменении первичного светового потока при поглощении или отражении света или на использовании эффекта люминесценции Измерительная ячейка сенсора содержит миниатюрные световые излучатель и приемник. Свет распространяется либо непосредственно в анализируемом газе, либо в световоде, оптические свойства которого подвержены воздействию аналита. Сенсоры данного класса нечувствительны к электромагнитным и радиационным полям, поэтому для них существует возможность передачи сигнала без искажения на большие расстояния 4. К недостаткам оптических сенсоров можно отнести ограниченность частотной области от каждого конкретного источника света, относительно дорогие принадлежности световоды и источники света 5,6. Работа электрических сенсорных устройств чаще их называют полупроводниковыми основана на изменении таких физических параметров как проводимость, заряд или емкость. Электрохимические реакции при этом, как правило, не протекают. Конструкция таких сенсоров может быть различной. В одном случае это полевые транзисторы МОПтранзисторы. Изменение свойств чувствительного слоя сдвигает рабочие характеристики транзистора В другом варианте кондуктометрическом. В этом случае измеряется сопротивление системы электродов с чувствительной пленкой поверх нее Изменение температуры пленки меняет заселенность зоны проводимости, что позволяет настраивать сенсор на определенный аналит. В последнее время заметное развитие получило использование органических полупроводников главным образом фталоцианинов. К недостаткам электрических сенсорных устройств относится большая побочная чувствительность к влаге и другим посторонним компонентам. Работа термических и термоволновых сенсоров основана на измерении количества тепла, выделяемого или поглощаемого при взаимодействии определяемого компонента с чувствительным элементом или при поглощении света анализируемым веществом. Чаще всего используется каталитическое окисление аналита кислородом воздуха. В этом случае конструкция сенсоров подкупающе проста это трубочка, выполненная из теплопроводящего материала, на которую навита платиновая спираль. На этой же трубке размещают термопары либо иные измерители температуры, которые включены в измерительную радиоэлектронную цепь. Серьезным препятствием развития термических сенсоров является каталитическая отравляемость платиновой спирали. Для всех термических сенсоров существуют значительные трудности, возникающие при попытке регистрации данных 8 режиме i 5,6. Магнитные сенсоры основаны на измерении свойств парамагнитных газов при наложении на них магнитного поля как правило используется возрастание вязкости парамагнитного газа при таком воздействии. Конструктивно сенсоры представляют собой пневматический мост с проволочным термоанемометром в его диагонали. Переменное поле возбуждается соленоидом, расположенным в одном плече моста. Изменения вязкости парамагнитного газа создают перепад давлений в диагонали моста, что и фиксируется термоанемометром. Акустоволновые сенсоры представляют собой миниатюрный электроакустический как правило пьезоэлектрический звукопровод, на рабочую т е.