自己組織化金パラジウムコアシェルナノ粒子単層膜に基づく光ファイバーH2センサー

SONG Han ,  

CAI Qi-hui ,  

LIU Ming-yao ,  

WANG Qi-dong ,  

CAI Zi-jian ,  

LIU Yi ,  

摘要

低次元ナノ材料の大きな比表面積は、材料と環境中のガス分子との反応効率を大幅に向上させ、光ファイバー水素センサー中の重要な水素感知デバイスの感度および応答速度の向上に極めて重要な役割を果たしています。油水界面での自己組織化による高性能な金パラジウム(Au-Pd)コアシェルナノ粒子単層水素感知膜の作製方法が提案され、この膜に基づく透過型光ファイバー水素センサーが作製されました。実験では水熱合成法により直径約12 nmの球状Auコアを調製し、次にAuコア溶液にPd成長液を添加して直径約20 nmのAu-Pdコアシェルナノ粒子を得ました。オクタデシルアミンでAu-Pdコアシェルナノ粒子を修飾し、相転移技術を用いて粒子をトルエン溶液に移し、最後にトルエン-水界面で被覆率が高く空洞や凝集が少ないナノ粒子単層水素感知膜を作製しました。表面解析の結果、形成されたAu-Pdコアシェルナノ粒子は粒径均一で結晶性が良好であり、作製した単層ナノ粒子膜は密に配列し被覆率は87%に達しました。透過型光ファイバー水素センサーを構築し、作製したAu-Pdコアシェルナノ粒子単層膜の異なる水素濃度における水素感応特性を試験しました。実験結果は、単層ナノ粒子水素感知膜の4%水素に対する応答時間が約3秒、0.1%水素(窒素をキャリアガスとして使用)に対する応答時間が約13秒であり、複数回のサイクル試験において良好な安定性を示し、このセンサーは低濃度水素の迅速かつ正確な検出に良好な応用展望を有していることを示しました。

关键词

光ファイバーセンサー;水素検知;Au@Pdナノ粒子;自己組織化;ナノ粒子膜

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