三氧化钨光纤光栅氢气传感的性能研究任务书

 2022-01-13 20:58:52

全文总字数:3017字

1. 毕业设计(论文)主要内容:

氢气是21世纪极具发展潜力的新能源之一.它与氧气反应能产生巨大能量,而且生成完全无污染的产物——水。在如今倡导绿色环保的社会环境下,各行各业都将目标瞄准了氢气这种洁净能源,如石油加工、金属冶金、半导体制作、食品化工、航空航天等诸多领域。但在利用氢气作为能源的同时,也存在着很多问题。众所周知,氢气作为分子量最小的气体,极易发生泄漏,而氢气的化学性质又很活泼,当空气中氢气达到一定浓度时,极易引起爆炸。因此在利用氢气的同时对氢气的实时监测就显得尤为重要,而高性能氢气传感器是解决氢能安全性的重要手段。目前工业中主要利用的是电化学氢气传感器;这种传感器在使用过程中容易产生电火花,从而引起爆炸;而光纤传感器主要通过光信号进行检测,具有本质防爆、体积小、重量轻、耐腐蚀、抗电磁干扰、灵敏度高、准确度高等优点,十分适合用于对氢气的监测。

经研究发现,WO3的化学性质稳定并且氧扩散系数较高,因而通常选用其作为气体敏感材料。本课题组采用溶胶凝胶法和物理气相沉积的方法,分别合成不同维度不同形貌的三氧化钨材料,研究三氧化钨光纤光栅氢气传感的性能,并对其机理进行探索研究。

2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1.查阅不少于15篇的参考文献,其中近5年英文文献不少于3篇,了解国内外相关研究概况和发展趋势,了解选题对社会、健康、安全、成本以及环境等的影响,完成开题报告;

2.采用SEM, XRD等基本表征手段对材料的形貌,结构等进行表征;

3.对材料合成调控因素进行分析,并分析性能和结构之间的关系;

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

第1-2周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需准备的材料,确定技术方案,完成英文文献的翻译,完成开题报告。

第3-8周:了解光纤氢气传感器系统的工作原理,按照设计方案,完成氢气敏感薄膜和氢气敏感粉末的合成。

第9-11周:采用XRD、SEM等相关仪器对材料进行结构表征,分析氢敏材料的微观结构与性能的关系,并对其机理进行探索说明。

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4. 主要参考文献

[1] F. Xiang, G.P. Wang, Y. H. Qin, S. W. Yang, X. X. Zhong, J. X. Dai, M. H. Yang*. Improvedperformance of fiber Bragg hydrogen sensors assisted by controllable opticalheating system [J]. IEEE Photonics Technology Letters, 29(15): 1233–1236, 2017.

[2] J. X. Dai,M. H. Yang*, Z. Yang, Z. Li, Y. Wang, G. P. Wang, Y. Zhang, Z. Zhuang. Enhancedsensitivity of fiber Bragg grating hydrogen sensor using flexible substrate[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 196: 604-609, 2014.

[3] J. X. Dai,W. Peng, G. P. Wang, F. Xiang, Y. H. Qin, M. Wang, Y. T. Dai, M. H. Yang*, H.Deng, P. C. Zhang. Ultra-high sensitive optical fiber hydrogen sensor usingself-referenced demodulation method and WO3-Pd2Pt-Pt composite film[J]. OpticsExpress, 25(3): 2009–2015, 2017.

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