基本信息
- 项目名称：
- 一种高选择性的基于催化发光的四氢呋喃传感器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文设计了一种基于纳米材料γ-Al2O3掺杂MgO的催化发光四氢呋喃传感器。通过掺杂MgO使体系选择性显著提高，当γ-Al2O3/MgO摩尔比为1.5:1时，在最佳条件下，催化发光强度与四氢呋喃气体浓度在1.0—3000mL/m3内呈良好的线性关系，检出限为0.67 mL/m3。
- 详细介绍：
- 本文设计了一种基于纳米材料γ-Al2O3掺杂MgO的催化发光四氢呋喃传感器。此传感器由反应器、程序升温系统、单色器系统和光电检测及数据处理系统组成。通过掺杂MgO使体系选择性显著提高，当γ-Al2O3/MgO摩尔比为1.5:1时，在温度279℃，波长460nm，载气流速为360mL/min的最佳条件下，催化发光强度与四氢呋喃气体浓度在1.0—3000mL/m3内呈良好的线性关系，检出限为0.67 mL/m3。当甲酸、乙酸、甲醛、甲醇、乙醇、苯、甲苯、乙酸乙酯、氨水、环己烷、三氯甲烷、乙二醇甲醚等通过此传感器，没有或只引起微弱干扰，应用此方法可方便、快速测定空气中的四氢呋喃气体。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 四氢呋喃是最强的极性醚类之一，有类似乙醚的气味，有毒，空气中最高容许浓度为200 mL/m3。 1976年，Breysse首先观察到了催化发光(CTL)现象。张新荣等发现纳米材料并将纳米材料引入到催化发光的研究，为催化发光传感器的研制提供新的发展空间。
科学性、先进性及独特之处
- 气相色谱法能够测定空气中的四氢呋喃，具有很高的选择性及灵敏度，但仪器体积较大，即使是便携式的气相色谱检测仪也不能进行即时和连续监测。相比之下，气体传感器具有体积小，操作方便和响应快速等优点，可实现实时，在线监测，在检测有害物质方面具有独特之处。因此，发展简单、稳定、便携式四氢呋喃气体传感器，灵敏有效地监测空气中易挥发的四氢呋喃是具有重大意义的。
应用价值和现实意义
- 四氢呋喃对皮肤和粘膜有刺激作用，高剂量时有肝脏毒性。 气体传感器具有体积小，操作方便和响应快速等优点，可实现实时，在线监测，在检测有害物质方面具有独特之处。而目前极少有监测四氢呋喃传感器的报道。 因此，发展简单、稳定、便携式四氢呋喃气体传感器，灵敏有效地监测空气中易挥发的四氢呋喃是具有重大意义的。
学术论文摘要
- 本文设计了一种基于纳米材料γ-Al2O3掺杂MgO的催化发光四氢呋喃传感器。此传感器由反应器、程序升温系统、单色器系统和光电检测及数据处理系统组成。通过掺杂MgO使体系选择性显著提高，当γ-Al2O3/MgO摩尔比为1.5:1时，在温度279℃，波长460nm，载气流速为360mL/min的最佳条件下，催化发光强度与四氢呋喃气体浓度在1.0—3000mL/m3内呈良好的线性关系，检出限为0.67 mL/m3。当甲酸、乙酸、甲醛、甲醇、乙醇、苯、甲苯、乙酸乙酯、氨水、环己烷、三氯甲烷、乙二醇甲醚等通过此传感器，没有或只引起微弱干扰，应用此方法可方便、快速测定空气中的四氢呋喃气体。
获奖情况
- 1、论文摘要已发表在“分析测试学报”第29卷135页（核心期刊）； 2、论文已投“光谱学与光谱分析”（SCI收录刊物）； 3、相关传感器材料正在申请发明专利。
鉴定结果
- 论文已被“分析测试学报”（核心期刊）收录
参考文献
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同类课题研究水平概述
- 四氢呋喃（THF）是一类杂环有机化合物，为一种澄清、低粘度的液体。它是最强的极性醚类之一，有类似乙醚的气味，有毒，空气中最高容许浓度为200 mL/m3。 四氢呋喃气体能与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易引起燃烧爆炸，与氧化剂能发生强化反应，接触空气或在光照条件下可生成具有潜在性的过氧化物。此外，因其蒸汽比空气重，可扩散至很远，遇火源会引起回燃。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。此气体对皮肤、眼睛、鼻和咽喉粘膜等有刺激性，如动物高浓度吸入或长期接触四氢呋喃蒸汽后可引起上呼吸道刺激、恶心、头晕、头痛和中枢神经系统抑制等症状，严重的可出现肝脂肪浸润及细胞溶解。经口染毒,可引起胃出血和溃疡。因此检测空气中的四氢呋喃非常有必要！ 目前，测定空气中的四氢呋喃有气相色谱法。气相色谱法具有很高的选择性及灵敏度，但仪器体积较大，即使是便携式的气相色谱检测仪也不能进行即时和连续监测。相比之下，气体传感器具有体积小，操作方便和响应快速等优点，可实现实时，在线监测，在检测有害物质方面具有独特之处。而目前极少有监测四氢呋喃传感器的报道。市面上的手持式四氢呋喃传感器，是利用电化学和催化燃烧的原理，这种传感器的选择性较差。因此，发展简单、稳定、便携式四氢呋喃气体传感器，灵敏有效地监测空气中易挥发的四氢呋喃是具有重大意义的。 1976年，Breysse在ThO2表面CO的催化氧化过程中首先观察到了催化发光(CTL)现象。日本学者Nakagawa等报道了一些醇、酮类的有机化合物在具有催化活性的固体材料γ- Al2O3表面产生氧化反应时产生强烈化学发光现象，将其命名为催化发光，并据此设计了乙醇、丙酮等化学发光传感器。但由于材料的限制，并未得到广泛的应用。张新荣等发现纳米材料可以显著增加气固表面的催化发光现象，将纳米材料引入到催化发光的研究，为催化发光传感器的研制提供新的发展空间。近年来，张新荣、周考文、曹小安等学者报道了甲醛、乙醛、丙酮、苯系物等一系列气体传感器以及可以识别三甲胺、硫化氢和乙醇等气体的阵列传感器。 据我们所知，这是首次设计的检测四氢呋喃的催化发光传感器。
