硅基纳米结构电极室内甲醛电化学传感器的研制

发布时间：2017-11-05 00:07

  本文关键词：硅基纳米结构电极室内甲醛电化学传感器的研制

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【摘要】：甲醛是一种具有较高毒性的物质,常被用于复合木板、粘合胶等室内装潢材料中。长期处于低浓度的甲醛环境中会对人体的健康,产生严重的危害。在现有的甲醛检测方法中,电化学检测法以其灵敏性高、稳定性好等优点成为了目前甲醛检测主流方法。由于硅基微纳结构的电化学传感器具有体积小、性能高、易集成等优点,成为甲醛电化学传感器的研究的热点方向。本文基于硅基纳米线无电镀镍钯电极,设计了一种室内甲醛电化学传感器,并进一步通过电化学工作站研究了该传感器的电化学性能,最后基于ARM平台搭建了室内甲醛监测实验装置。研究工作主要有以下部分:首先,对国内外常用的甲醛检测方法进行了分析比较,在此基础上提出了本论文的甲醛电化学传感器研制方案。然后,根据甲醛电化学传感器工作原理,设计了该传感器的体系结构;通过对硅基微纳米电极的循环伏安法、计时电流法性能分析,制备出甲醛电化学传感器。采用循环伏安法和计时电流法对硅基纳米结构甲醛电化学传感器进行了示值标定,发现在甲醛浓度为0 mmol L-1 21.0 mmol L-1的浓度范围内,该传感器产生峰电流值与甲醛浓度值存在线性关系,并且该传感器具有良好的稳定性。根据甲醛电化学传感器的电化学性能,搭建了甲醛监测的实验装置系统。该系统以ARM9核心板为硬件开发基础,通过对Linux嵌入式操作系统的移植,结合相应的外围硬件功能模块,及软件控制程序,实现了甲醛浓度的采集和显示。系统的硬件部分主要完成了激励信号的产生,传感器信号的采集、转化,以及信息的显示等,由ARM9核心板模块,电源电路模块,对催化电极施加不同波形的波形信号发生器模块,对传感器产生的微电流放大及转换的信号调节模块构成。系统的软件设计主要是完成系统的信号处理,以及对硬件的控制功能等。主要包括嵌入式开发平台的搭建、相应模块的驱动程序和控制程序,以及采用Qt Craetor插件构建的人机交互界面,实现了甲醛浓度信号的采集、处理,及浓度、循环伏安法曲线的显示。最后,对系统进行调试和误差分析。通过实验验证,采用本论文设计的甲醛电化学传感器搭建的实验装置具有成本较低、检测性能优良,使用方便等优点,达到了预期的设计要求。
【学位授予单位】：齐齐哈尔大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.2

【参考文献】

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1 李玉武;张卓;;乙酰丙酮分光光度法测定水性涂料中甲醛及测量不确定度评估[J];岩矿测试;2007年01期

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本文编号：1141716