多層Au-Pd核殼納米顆粒膜增敏的光纖氫氣傳感器
穆青青; 劉曉波; 劉偉 國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司; 湖北武漢430074; 國網安徽省電力有限公司電力科學研究院六氟化硫氣體特性分析與凈化處理技術國網公司重點實驗室; 安徽合肥230022
關鍵詞：氫氣傳感 光纖氫氣傳感器 多層膜增敏
摘要：高靈敏度、快速響應的光纖氫氣傳感技術是未來氫氣傳感技術的發展方向,對保障氫能系統安全具有重要意義。針對納米尺度的鈀基氫敏材料難以與光器件耦合的問題,本文采用水相合成及離心沉積方法制備具有快速氫氣響應特性的Au-Pd核殼納米顆粒膜,搭建了含有Au-Pd核殼納米顆粒氫敏膜陣列的透射式傳感系統,實現了光信號與多層納米顆粒膜陣列的耦合,通過提高敏感材料對光信號的調制能力增強了傳感器的靈敏度。實驗研究表明,本文制備的Au-Pd核殼納米顆粒膜粒徑為48 nm,Pd層厚度約為4 nm。該敏感薄膜對4%濃度氫氣的響應時間小于3 s,且在循環測試中顯示了良好的重復性和穩定性。通過3片薄膜陣列傳感,在不影響傳感器響應速度的同時將傳感器靈敏度提升至最高,為單片膜的2.7倍。該研究為開發高性能光纖氫氣傳感器提供了重要指導。
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