本實用新型專利技術屬于氫氣檢測技術領域，具體涉及一種氫敏光學元件及氫敏光學傳感器。其中，氫敏光學元件，包括透光基片和附著于透光基片至少一表面的氫敏膜，氫敏膜內分布有Ag@Pd核殼型納米顆粒，Ag@Pd核殼型納米顆粒為Ag核之外包覆Pd殼。本實用新型專利技術的氫敏光學元件，在基片上附著Ag@Pd核殼型納米顆粒構成氫敏膜，利用Pd和Ag之間的電子效應和協同作用以及核殼型納米顆粒的較大比表面積，提高靈敏度，同時減小氫氣在Pd層內的擴散距離，大大縮短響應時間，通過靈活增加搭載氫敏膜的數量來調控傳感器對光信號的調制效果，從而提高傳感器的準確度，擴大傳感器的監測范圍。擴大傳感器的監測范圍。擴大傳感器的監測范圍。
【技術實現步驟摘要】
一種氫敏光學元件及氫敏光學傳感器
[0001]本技術屬于氫氣檢測
，具體涉及一種氫敏光學元件及氫敏光學傳感器。
技術介紹
[0002]隨著工業的快速發展與化石燃料的日益消耗，環境污染及能源緊缺現象日益嚴重，尋找可替代的清潔能源已成為當今社會亟需解決的問題。由于氫能量密度高、易制備獲取、燃燒產物為水，對環境無污染，已成為當今最重要的清潔能源載體之一，廣泛應用于生活和工業中。
[0003]氫氣(H2)是一種無色無味、易燃、易爆、易泄露且擴散迅速的的氣體，當混合氣體中H2的體積濃度達到4～75％時，極易發生爆炸。因此，在H2的制取、貯存、運輸和使用等各個環節，對于H2的泄露，特別是對4％的爆炸下限以下的痕量H2進行快速、準確、安全的監測顯得尤為重要。
[0004]目前，國內外市場上現有的氫敏光學傳感器類型主要有半導體型、催化燃燒型、電化學型及光學型等。其中，半導體型傳感器響應速度快，但在高溫環境下操作存在一定的安全隱患，且無法實現精確測量；催化燃燒型傳感器是通過加熱到幾百度，檢測H2燃燒時產生的電流信號，也是在高溫操作環境下工作，功耗大，易中毒，穩定性低；電化學型傳感器可以檢測到ppm級的H2濃度，但是環境適應性差、壽命短；光學型氫敏光學傳感器利用光作為信息載體，利用搭載在傳感器上的氫敏材料吸氫后物理性質的變化，對光信號進行調制，從而獲得待測環境中H2濃度的相關信息，具有安全、抗電磁干擾、抗腐蝕，是危險復雜的封閉環境中進行泄露監測的一種較為理想的傳感器，具有十分廣泛的應用前景，但目前氫敏材料的光耦合調制能力低，制約著光學型氫敏光學傳感器的靈敏度，同時由于制備工藝的不成熟，氫敏材料一致性差、不穩定，限制了光學型氫敏光學傳感器的響應速度。
技術實現思路
[0005]基于現有技術中存在的上述缺點和不足，本技術的目的之一是至少解決現有技術中存在的上述問題之一或多個，換言之，本技術的目的之一是提供滿足前述需求之一或多個的一種氫敏光學元件及氫敏光學傳感器。
[0006]為了達到上述技術目的，本技術采用以下技術方案：
[0007]一種氫敏光學元件，包括透光基片和附著于透光基片至少一表面的氫敏膜，氫敏膜內分布有Ag@Pd核殼型納米顆粒，Ag@Pd核殼型納米顆粒為Ag核之外包覆Pd殼。
[0008]作為優選方案，所述氫敏膜的厚度為100～300nm。
[0009]作為優選方案，所述透光基片為光學石英玻璃。
[0010]作為優選方案，所述Ag@Pd核殼型納米顆粒的粒徑為50～70nm，所述Ag核的直徑為30～50nm。
[0011]作為優選方案，采用旋轉涂覆將Ag@Pd核殼型納米顆粒沉積至透光基片的表面，以
形成氫敏膜。
[0012]作為優選方案，在旋轉涂覆之前，對透光基片的表面進行拋光處理。
[0013]本技術還提供一種氫敏光學傳感器，包括外殼和如上任一方案所述的氫敏光學元件，外殼內具有密封氣室，氫敏光學元件安裝于密封氣室之內；
[0014]外殼具有連通外界與密封氣室的進氣口和出氣口，氫敏光學元件位于進氣口與出氣口之間，以使待測氣樣流經氫敏光學元件；
[0015]外殼具有沿光路相對分布的入光口和出光口，氫敏光學元件位于入光口與出光口之間，以使從入光口進入的入射光貫穿氫敏光學元件。
[0016]作為優選方案，所述氫敏光學元件有數塊，依次沿入光口和出光口的連線方向并排等間距分布，且所有氫敏光學元件均位于進氣口與出氣口之間。
[0017]作為優選方案，相鄰的氫敏光學元件交錯分布，以與密封氣室構成能使待測氣樣依次流經各氫敏光學元件表面的蛇形氣流通道。
[0018]作為優選方案，所述外殼包括殼體和殼蓋，殼體具有第一腔室，殼蓋具有第二腔室；
[0019]當殼蓋蓋合于殼體，第一腔室與第二腔室構成密封氣室；
[0020]殼體的第一腔室和殼蓋的第二腔室分別具有用于安裝氫敏光學元件的安裝槽。
[0021]作為優選方案，所述密封氣室的截面為方形或圓形。
[0022]本技術與現有技術相比，有益效果是：
[0023]本技術的氫敏光學元件，在基片上附著Ag@Pd核殼型納米顆粒構成氫敏膜，利用Pd和Ag之間的電子效應和協同作用以及核殼型納米顆粒的較大比表面積，提高靈敏度，同時減小氫氣在Pd層內的擴散距離，大大縮短響應時間，通過靈活增加搭載氫敏膜的數量來調控傳感器對光信號的調制效果，從而提高傳感器的準確度，擴大傳感器的監測范圍。
[0024]本技術的氫敏光學傳感器，實現痕量檢測，靈敏度高，響應時間短，監測范圍廣。
附圖說明
[0025]圖1是本技術實施例1的氫敏光學元件的結構原理圖；
[0026]圖2是本技術實施例1的氫敏光學傳感器的結構爆炸圖。
具體實施方式
[0027]為了更清楚地說明本技術實施例，下面將對照附圖說明本技術的具體實施方式。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖，并獲得其他的實施方式。
[0028]實施例1：
[0029]如圖1所示，本實施例的氫敏光學元件，包括透光基片1和分別附著在透光基片上、下表面的氫敏膜2。
[0030]其中，氫敏膜2內均勻分布有Ag@Pd核殼型納米顆粒20，Ag@Pd核殼型納米顆粒為在Ag核2
?
1之外包覆Pd殼2
?
2構成的核殼結構。
[0031]本實施例的氫敏光學元件基于Pd材料對氫氣具有高選擇性、氫化和脫氫的可逆性，純Pd膜在接觸氫氣后會產生從α到β的相變，體積劇烈膨脹，在多次重復使用后會造成零點漂移，穩定性差，易發生脫層和破裂，致使膜失效。Ag二十面體具有較高的對稱性和卓越的催化性能，Ag和Pd之間具有獨特的電子效應和協同作用，通過對Pd膜的合理摻雜Ag，能夠在一定程度上抑制相變過程和零點漂移現象，提高氫敏膜的可靠性、靈敏度和重復性；核殼結構的納米顆粒能夠在保證納米顆粒較大比表面積的同時減小氫氣0在Pd層內的擴散距離，大大縮短響應時間。
[0032]本實施例采用有機相合成法制備Ag核納米顆粒，再使用晶種生長法獲得尺寸分布窄、形狀均一的Ag@Pd核殼型納米顆粒；然后采用旋轉涂覆法，通過控制勻膠機的時間、轉速、滴液量以及Ag@Pd核殼型納米顆粒的濃度、粘度來控制膜層的覆蓋率和厚度，實現Ag@Pd核殼納米顆粒在透光基片上成膜。
[0033]另外，氫敏膜對光的調制能力取決于氫敏膜的厚度，氫敏膜的厚度越厚，光耦合調制能力越強，但是相應的響應速度會變慢，不適于痕量H2的快速檢測，通過在透光基片的正反雙面涂覆氫敏膜，在保證較快響應速度的同時，大大提高光耦合調制能力，從而提高氫敏光學傳感器的靈敏度，擴大傳感器的監測范圍。其中，氫敏膜的厚度優選為100～300nm，可根據不同的應用需求進行確定；本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種氫敏光學元件，其特征在于，包括透光基片和附著于透光基片至少一表面的氫敏膜，氫敏膜內分布有Ag@Pd核殼型納米顆粒，Ag@Pd核殼型納米顆粒為Ag核之外包覆Pd殼。2.根據權利要求1所述的一種氫敏光學元件，其特征在于，所述氫敏膜的厚度為100～300nm。3.根據權利要求1所述的一種氫敏光學元件，其特征在于，所述透光基片為光學石英玻璃。4.根據權利要求1所述的一種氫敏光學元件，其特征在于，所述Ag@Pd核殼型納米顆粒的粒徑為50～70nm，所述Ag核的直徑為30～50nm。5.根據權利要求1
?
4任一項所述的一種氫敏光學元件，其特征在于，采用旋轉涂覆將Ag@Pd核殼型納米顆粒沉積至透光基片的表面，以形成氫敏膜。6.一種氫敏光學傳感器，其特征在于，包括外殼和如權利要求1
?
5任一項所述的氫敏光學元件，外殼內具有密封氣室，氫敏光學元件安裝于密封氣室之內；外殼具有連通外界與密封氣室的進氣口和...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何鑭，薛阿喜，黃雷，王成宇，
申請(專利權)人：杭州超鉅科技有限公司，
類型：新型
國別省市：
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