【摘 要】
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一氧化碳是一种易燃易爆、无色无味的有毒气体,为保护人们的生命和财产安全,对一氧化碳浓度进行有效监测显得十分必要。性能优异的敏感材料,是制作具备优秀传感性能的一氧化碳传感器的重要前提。金属有机框架（Metal-organic frameworks,MOFs）是由有机配体与金属离子构建而成,近年来被广泛应用于传感领域。光纤传感器具有制造简单、装置小巧、灵敏度高等优点,在传感领域有着广泛应用。敏感材料对
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一氧化碳是一种易燃易爆、无色无味的有毒气体,为保护人们的生命和财产安全,对一氧化碳浓度进行有效监测显得十分必要。性能优异的敏感材料,是制作具备优秀传感性能的一氧化碳传感器的重要前提。金属有机框架（Metal-organic frameworks,MOFs）是由有机配体与金属离子构建而成,近年来被广泛应用于传感领域。光纤传感器具有制造简单、装置小巧、灵敏度高等优点,在传感领域有着广泛应用。敏感材料对CO分子具有特异性吸附作用,敏感薄膜在吸附CO分子后折射率会发生改变,从而导致输出干涉光谱发生波长漂移或者强度变化,通过分析并构建这一变化量与一氧化碳浓度的关系,即可实现对一氧化碳的监测。本文主要研究工作如下:（1）将制作好的结构为单模光纤（Single-mode fiber,SMF）-粗椎（Waist-enlarged Taper,WET）-薄芯光纤（Thin-core fiber,TCF）的光纤传感探针插入一定浓度的硝酸银、六水合硝酸钴、2-甲基咪唑和N,N-二甲基甲酰胺混合溶液。在低温、常压下,通过原位生长的方式,在光纤表面包覆一层双金属配体MOFs材料Ag/Co-MOF,构成基于克尔逊干涉的强度调制型一氧化碳光纤传感器。通过XRD、XPS和N2吸附-脱附等表征手段对生成的复合材料进行了分析。在0-60ppm的CO浓度间,传感器平均灵敏度为0.4515d B/ppm,响应时间约为110s,传感器时间稳定性和抗温度干扰特性优良。（2）利用无芯光纤（No-core fiber,NCF）制成了传感结构为SMF-WET-NCF的迈克尔逊干涉型光纤传感器。通过溶剂热法制备了双金属配位离子的MOFs材料Co/Ni-MOF-74。XRD和XPS等表征分析表明,成功制备出与Ni-MOF-74具有相同的晶体结构的Co/Ni-MOF-74。在光纤表面包覆Co/Ni-MOF-74敏感薄膜,对传感器进行一氧化碳敏感性测试,在0-35ppm的CO浓度范围内,灵敏度为0.02235d B/ppm,浓度和光强之间的线性拟合度高达0.999358,经计算,检测限约为1.99046ppm,响应时间和恢复时间分别约为90s和110s。与其他气体作对比测试,发现该传感器具有优异的选择性,此外,该传感器还具有优秀的抗温度干扰特性和较好的时间稳定性。（3）在常温常压下,将Ni-MOF-74浸浴于四水合乙酸钴溶液中,使Ni-MOF-74中部分镍离子被置换为钴离子,生成双金属配位的Co/Ni-MOF-74（文中称Co/Ni-MOF-74-II）,再通过煅烧,生成Co/Ni O,将其集成于马赫曾德尔光纤传感系统进行一氧化碳传感。在0-60ppm的CO浓度范围内,灵敏度达到67.785pm/ppm、LOD计算值为0.17976ppm。此外,该传感器还具有较高的浓度-波长线性拟合度（R~2=0.97176）、优秀的选择性和较好的时间稳定性。
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