[發明專利]一種石墨烯量子點復合材料光纖氣體傳感器制作方法

有效

• 申請號: 201911034959.6
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110736722B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 黃國家;李茂東;楊波;馮文林;楊曉占;陳翠;翟偉;李仕平;郭華超;李爽
• 申請（專利權）人: 廣州特種承壓設備檢測研究院
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45;B82Y15/00;B82Y20/00;G02B6/02
• 代理公司: 廣州海藻專利代理事務所(普通合伙) 44386
• 代理人: 張大保

本發明公開了一種光纖氣體傳感器的制備方法，其中該光纖傳感器為由第一單模光纖、第一多模光纖、光子晶體光纖、第二多模光纖、第二單模光纖構成，光子晶體光纖兩端分別連接第一多模光纖和第二多模光纖，第一多模光纖及第二多模光纖兩端分別熔接有第一單模光纖和第二單模光纖，光子晶體光纖表面涂覆有二氧化鈦/氨基化石墨烯量子點復合敏感膜；制備方法包括制備二氧化鈦/氨基化石墨烯量子點復合材料及將其涂覆于光子晶體光纖上，形成檢測膜并將多段光纖熔接形成干涉儀。本發明的石墨烯量子點復合材料光纖氣體傳感器制作成本低，體積小，結構簡單，穩定，易于制備。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，尤其涉及一種石墨烯量子點復合材料光纖氣體傳感器制作方法。

背景技術

硫化氫(H₂S)是無色，劇毒，酸性的氣體，即使是在濃度很低的情況下，人的嗅覺也會遭到損傷，因此對低濃度H₂S的監控十分重要。而敏感材料中，功能化的石墨烯量子點，是石墨烯中含有異質原子/分子，而氨基化的石墨烯量子點——含氮基團表面修飾成鍵的一種二維碳材料。氨基化石墨烯量子點具有極大的比表面積和豐富的含氧官能團，使得二氧化鈦/氨基化石墨烯量子點與H₂S氣體的接觸面積大，使吸附H₂S氣體更為容易。傳統硫化氫傳感器檢測響應時間較長，制造成本較高。

光纖傳感技術是一項正在發展中的具有廣闊前景的新型高技術。由于光纖本身在傳遞信息過程中具有許多特有的性質，如光纖傳輸信息時能量損耗很小，給遠距離遙測帶來很大方便。光纖材料性能穩定，不受電磁場干擾，在高溫、高壓、低溫、強腐蝕等惡劣環境下保持不變所以光纖傳感器從問世至今，一直都在飛速發展。因此，如何利用光纖傳感技術制作一種對低濃度硫化氫濃度進行檢測的氣體傳感器，使其能夠具有工作穩定，檢測效果好，效應時間快，精度和可靠性高等效果，就成為需要進一步考慮的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種石墨烯量子點復合材料光纖氣體傳感器制作方法，旨在解決通過光纖氣體傳感器對低濃度硫化氫檢測，提高檢測精度和可靠性。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種新型光纖氣體傳感器的制備方法，其中該光纖傳感器為由第一單模光纖、第一多模光纖、光子晶體光纖、第二多模光纖、第二單模光纖構成，光子晶體光纖兩端分別連接第一多模光纖和第二多模光纖，第一多模光纖及第二多模光纖兩端分別熔接有第一單模光纖和第二單模光纖，光子晶體光纖表面涂覆有二氧化鈦/氨基化石墨烯量子點復合敏感膜；該方法具體包括如下步驟：

步驟1：配置二氧化鈦/氨基化石墨烯量子點復合材料溶液；

步驟2：將制備好的二氧化鈦/氨基化石墨烯量子點復合材料涂覆于光子晶體光纖上，形成檢測膜。

步驟3：利用光纖切割刀將鍍好膜的光子晶體光纖的兩端切平，保持光子晶體光纖的長度4.5cm，用光纖熔接機將已切割好斷面的兩端通過拉錐熔接的方式分別與一段多模光纖進行熔接，而后，兩段多模光纖再分別與一段單模光纖熔接。

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：本發明通過在光子晶體光纖涂覆有二氧化鈦/氨基化石墨烯量子點復合敏感膜，二氧化鈦可有效的提高光纖傳感器對硫化氫氣體靈敏度，提高了采用單一石墨烯作為氣體傳感器的精度和可靠性，通過光譜檢測儀檢測干涉波峰的移動，從而能夠檢測硫化氫氣體；本發明的石墨烯量子點復合材料光纖氣體傳感器制作成本低，體積小，結構簡單，穩定，易于制備。

附圖說明

圖1是本發明實施例中光纖氣體傳感器的制備方法示意圖。

圖2是本發明實施例不同濃度硫化氫氣體檢測波長偏移與波長線性擬合示意圖。

具體實施方式