[发明专利]长周期光纤光栅硫化氢气体传感器的制作方法及其传感器和硫化氢浓度的检测方法

说明书

本发明公开了一种长周期光纤光栅硫化氢气体传感器的制作方法，在长周期光纤光栅上附着一层柠檬酸‑二硫化钼的复合敏感膜，进而通过将制得的长周期光纤光栅硫化氢气体传感器用于对硫化氢气体的浓度检测。本发明中的长周期光纤光栅硫化氢气体传感器结构简单，工作稳定，还具有体积小、重量轻的优点；其制作方法简单，成本低廉；对硫化氢气体的检测效果好，响应时间快，精度和可靠性高。

技术领域

本发明涉及一种气体传感领域，具体涉及一种长周期光纤光栅硫化氢气体传感器的制作方法及其传感器和硫化氢浓度的检测方法。

背景技术

硫化氢(H₂S)气体是现代工业的主要废气之一，分布范围广，接触人员多，毒性危害大，在生活中至少有70多种职业有机会接触硫化氢，有关作业工人中毒的报道十分常见。硫化氢是一种急性神经剧毒气体，吸入少量高浓度硫化氢可短时间内致命，其安全临界浓度为10ppm，致死浓度为500ppm。硫化氢不仅对人类健康造成威胁，还会严重腐蚀暴露于其环境中的设备。对硫化氢气体的检测，尤其是对室内低浓度硫化氢气体的检测显得尤为重要。

二硫化钼(MoS₂)是一种类石墨烯材料，因其独特的带隙特性，已广泛应用于纳米晶体管、催化剂、能源储存等领域。此外，二硫化钼具有独特的电子性质、较大的比表面积和二维层状结构，这些特性使得其对气体分子具有很强的吸附特性，因而在气体检测传感器领域也有着广阔的应用前景。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种制作容易，制作出来的气体传感器探测灵敏度高的长周期光纤光栅硫化氢气体传感器的制作方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种长周期光纤光栅硫化氢气体传感器的制作方法，包括以下步骤：

1)获取一根长周期光纤光栅，并对其表面进行清洗；

2)配置柠檬酸-二硫化钼混合胶体溶液：将二硫化钼纳米粉末按照(0.2～0.5)∶(50～150)的质量比加入到1.6mol/L的柠檬酸溶液中搅拌直至溶液变为胶状；

3)将步骤1中得到的长周期光纤光栅浸入到柠檬酸-二硫化钼混合胶体溶液中，浸入时间25～45s，取出将其呈悬空状态固定后在40～50℃的温度中进行加热干燥直至恒重，使得长周期光纤光栅外表面形成敏感膜涂层。

作为优化，在步骤1中，将所述长周期光纤光栅置于质量比为35～45％的酒精溶液中，并以35～45KHz频率的超声波进行震荡处理10～20min，取出置于常温下干燥直至恒重；然后再将其置于去离子水中，以35～45KHz频率的超声波进行震荡处理10～20min，取出置于常温下干燥直至恒重。对长周期光纤光栅表面进行不同溶液的超声处理，清除光栅表面可能存在的杂质，有利于提高功能化修饰的效果。

作为优化，将步骤1中清洗后得到的长周期光纤光栅置于pH值为10～12之间的氢氧化钠溶液中浸泡10～20min，取出置于常温下干燥直至恒重。对长周期光纤光栅表面进行功能化处理，使其表面布满带有负电荷的离子，利用正负电荷之间的相互作用，有利于光纤表面敏感膜涂层的形成和控制。

作为优化，重复n次步骤3得到厚度为100～500nm的敏感膜涂层，n大于等于1。有利于提高敏感膜涂层的成膜质量，以及对成膜厚度的控制，进而提高对对硫化氢气体检测的准确性。

本发明还公开了一种长周期光纤光栅硫化氢气体传感器，由上述所述的长周期光纤光栅硫化氢气体传感器的制作方法制得而成。

本发明另外还公开了一种硫化氢浓度的检测方法，包括以下步骤：

a)获取所述长周期光纤光栅硫化氢气体传感器，将其一端接入光源，另一端接入光谱分析仪，获得在没有硫化氢气体下的光谱图；