ИК-ФИЛЬТРЫ НА ОСНОВЕ МЕМБРАН АНОДНОГО ОКСИДА АЛЮМИНИЯ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ
advertisement
ИК-ФИЛЬТРЫ НА ОСНОВЕ МЕМБРАН АНОДНОГО ОКСИДА АЛЮМИНИЯ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ СЕНСОРОВ ГАЗА И.А. Врублевский, Е.В. Чернякова, И.А. Забелина, Д.В. Горбачев Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники e-mail: vrublevsky@bsuir.edu.by Перспективы совершенствования ИК-газоанализаторов связаны с созданием новой, более эффективной элементной базы газовых сенсоров, в первую очередь оптических фильтров, источников и приемников ИК-излучения. Одним из путей для дальнейшего уменьшения габаритов и стоимости газоанализаторов с твердотельными неселективными приемниками излучения является применение наноматериалов, прозрачных в диапазоне спектра 3…5 μm, для изготовления газонаполненного фильтра. Оксид алюминия является прозрачным в среднем диапазоне ИК спектра. Поэтому перспективным материалом для изготовления газонополненного фильтра с СО2 является пористый оксид алюминия, полученный в органических электролитах. Как известно, в процессе пористого анодирования алюминия углеродсодержащие остатки анионов электролита на основе органической кислоты встраиваются в структуру анодного оксида алюминия. Используя термическую обработку мембран нанопористого анодного оксида алюминия можно разложить углеродсодержащие остатки органических кислот с выделением газа СО2 в объеме оксида. Известно, что физико-химические свойства пористого Al2O3 определяются его структурой и составом и могут быть изменены с отжига. ИК-спектры пропускания мембран анодного Al2O3, отожженных при 973 и 1173 К показаны на рис. 1. Рис.1. ИК-спектры пропускания исходных и отожженных наноструктурированных мембран из анодного Al2O3, сформированных в растворе щавелевой кислоты На всех ИК-спектрах есть узкая интенсивная полоса поглощения с пиком при 2342 cм– , обусловленная асимметричными валентными колебаниями связей С=О в молекулах CO 2. Наличие этой полосы в спектрах пропускания мембран свидетельствует о значительном содержании CO2 в анодном Al2O3. Появление адсорбированных на различных центрах молекул CO2 является результатом полного окисления углеродсодержащих компонентов электролита. По сравнению с исходными мембранами, прозрачность в области 3000– 1500 см–1 отожженных мембран увеличивалась с 20 до 50 %. Можно также отметить, что в отличие от мембран, отожженных при 973 К, мембраны отожженные при 1173 К, имеют в диапазоне 3000–1500 см–1 узкую интенсивную полосу пропускания. Таким образом, наличие адсорбированных молекул СО2 в отожженных наноструктурированных мембранах из анодного Al2O3, позволяет реализовать принципиально новую конструкцию газонополненного фильтра в котором материал фильтра содержит в своем объеме достаточное количество анализируемого газа. 1
