快速準確地檢測環(huán)境中的甲烷氣體對于防止中毒和泄漏至關重要。本研究描述了一種涂覆SnO
2/石墨烯的甲烷(CH
4)氣體光纖傳感器。采用溶液法制備了SnO
2/石墨烯納米復合材料。采用火焰熔融拉錐法制備了超細纖維雙錐結(jié)構(gòu)。然后將之前制備的SnO
2/石墨烯甲烷敏感材料采用滴涂法涂覆在超纖干涉儀(MFi)區(qū)域。甲烷分子可以被纖維表面的SnO
2/石墨烯材料吸收。它可以提供電荷轉(zhuǎn)移的條件，從而導致透射譜強度的變化。研究了該傳感器在體積分數(shù)為0-35%范圍內(nèi)對甲烷濃度的傳感響應。SnO
2/石墨烯敏感材料涂層光纖傳感成本低、制造工藝簡單，具有廣闊的應用前景。
圖1. 錐形超細光纖的原理圖。
圖2. (a) SnO
2納米球和(b) SnO
2/石墨烯納米復合材料的SEM圖像。
圖3. SnO
2/石墨烯納米復合材料的XRD分析。
圖4. 從圖2b所示區(qū)域獲得的EDS元素映射。
圖5. 實驗配置示意圖。
圖6. MFI的透射光譜。
圖7. 放大版的圖8。
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圖8. 不同甲烷濃度的透射光譜。
圖9. 強度與甲烷濃度擬合曲線。
圖10. 涂覆SnO
2/石墨烯的MCF超光纖傳感器對甲烷和其他分析物的選擇性。
圖11. 傳感器的濕度測量。
圖12. SnO
2/石墨烯涂層MCF微纖傳感器對甲烷的響應恢復和穩(wěn)態(tài)響應特性。
相關研究成果由西安石油大學、陜西省油氣井測控技術重點實驗室、陜西省油氣資源光纖探測工程技術研究中心Haiwei Fu等人于2022年發(fā)表在Optical Fiber Technology (https://doi.org/10.1016/j.yofte.2022.103126)上。原文：SnO
2/Graphene incorporated optical fiber Mach-Zehnder interferometer for methane gas detection。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
