甲烷浓度检测新方法的研究

【摘要】： 第一章:介绍目前甲烷气体检测的各种方法及原理,并对煤矿瓦斯气体检测的研究现状进行综述,评价各种检测方法和检测装置的优缺点。 第二章:提出一种甲烷浓度检测的新方法,此方法是根据甲烷气体燃烧前后的产物通过气体吸收剂后的体积变化来间接测量甲烷的浓度。据此原理设计实验方案,搭建实验系统,对实验系统中各部件进行考察筛选,研制出一种甲烷浓度检测装置,并对甲烷气体进行初步检测。该检测系统对甲烷工作曲线方程为y=28.667x-0.0189(r=0.9976),相对标准偏差为16.3%,符合有关国际方面的标准(＜±25%)。 第三章:考察催化元件的化学修饰材料碳纳米管的红外光谱和扫描电镜的特性。以催化元件为载体,对其表面进行碳纳米管修饰,按照实验设计装置图,连接碳纳米管修饰后的催化元件进行甲烷气体的检测。研究经碳纳米管修饰前后催化元件对甲烷气体响应的灵敏度和工作曲线,结果表明用碳纳米管修饰后的催化元件灵敏度更高。 第四章:选用一种对甲烷气体敏感的半导体材料二氧化锡,选用四氯化锡和二氯化锡作为原料,采用共沉淀法制备二氧化锡半导体膜,并考察了二氧化锡膜的红外光谱特性和透射电镜分析,同时对二氧化锡半导体膜进行了Fe~(3+)的掺杂。并设计甲烷气体检测的装置,按照实验装置连好各个部件对甲烷气体进行初步检测。并对气敏传感元件的灵敏度等性能参数做阐述。结果表明:采用二氧化锡半导体对甲烷检测具有一定的应用前景,对其他离子的掺杂有待于进一步的研究。 第五章:对燃烧前后体积变化的甲烷浓度检测新方法、碳纳米管修饰后的催化元件检测甲烷和二氧化锡半导体检测甲烷三种检测方法的比较,结果表明甲烷浓度检测新方法的准确度好,灵敏度高,并对其进一步的研究提出展望。 【关键词】：甲烷 气体吸收 载体催化元件 二氧化锡
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：O623.11
【目录】：

• 中文摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 综述13-35
• 1.1 甲烷气体检测方法及研究现状13-25
• 1.1.1 催化燃烧法13-16
• 1.1.2 半导体气敏法16-19
• 1.1.3 红外光谱法19-22
• 1.1.4 气相色谱法22-25
• 1.2 课题的目的意义及研究内容和创新点25-26
• 1.2.1 目的意义25
• 1.2.2 研究内容25
• 1.2.3 创新点25-26
• 参考文献26-35
• 第二章 基于体积变化测量甲烷浓度35-49
• 2.1 引言35
• 2.2 实验部分35-38
• 2.2.1 实验设计35-36
• 2.2.2 仪器及试剂36-37
• 2.2.3 原理结构图37-38
• 2.3 实验方法38-39
• 2.4 结果与讨论39-45
• 2.4.1 进样装置的选择39
• 2.4.2 加热装置的选择39-40
• 2.4.3 气体吸收装置的确定40-41
• 2.4.4 测量装置的选择41
• 2.4.5 配气方法的选择41-42
• 2.4.6 燃烧装置的选择42
• 2.4.7 进样速度的确定42
• 2.4.8 温度的选择42-43
• 2.4.9 甲烷和空气的测量结果43-44
• 2.4.10 甲烷和氧气的测量结果44
• 2.4.11 测量方法的精密度44-45
• 2.5 结论45-47
• 参考文献47-49
• 第三章 化学修饰的催化元件检测甲烷49-59
• 3.1 引言49
• 3.2 实验部分49-51
• 3.2.1 仪器及试剂49-50
• 3.2.2 实验装置50-51
• 3.3 结果与讨论51-56
• 3.3.1 碳纳米管51
• 3.3.2 碳纳米管的纯化51
• 3.3.3 碳纳米管的红外光谱图51-53
• 3.3.4 碳纳米管纯化前后的扫描电镜53
• 3.3.5 催化元件的测量结果53-54
• 3.3.6 修饰后的催化元件的测量结果54-55
• 3.3.7 两种测量结果灵敏度的比较55-56
• 3.4 结论56
• 参考文献56-59
• 第四章 二氧化锡半导体检测甲烷59-69
• 4.1 引言59
• 4.2 实验部分59-60
• 4.2.1 仪器与试剂59-60
• 4.2.2 实验装置60
• 4.3 结果与讨论60-67
• 4.3.1 纳米 SnO_2膜的制备60-61
• 4.3.2 纳米 SnO_2膜的掺杂61-62
• 4.3.3 纳米 SnO_2膜的表征62-63
• 4.3.4 氧化物半导体气敏传感元件的制备及性能测试63-64
• 4.3.5 气敏元件的制备工艺64-65
• 4.3.6 气敏传感器的主要特性参数65-66
• 4.3.7 影响因素66
• 4.3.8 测量结果66-67
• 4.4 结论67
• 参考文献67-69
• 第五章 总结与展望69-71
• 5.1 实验总结69-70
• 5.2 后续工作70-71
• 硕士期间发表的论文及专利71-73
• 附录73-75
• 致谢75-76
• 个人简况及联系方式76-77

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