[发明专利]一种基于钯材料的氢气浓度探测装置

说明书

本发明涉及氢气探测技术领域，具体涉及一种基于钯材料的氢气浓度探测装置，包括衬底、支撑层、钯材料部、贵金属部；支撑层设置在衬底上，钯材料部周期地固定在支撑层上，贵金属部设置在支撑层上相邻钯材料部之间，贵金属部的两侧分别与相邻钯材料部接触。应用时，将本发明置于待测环境中。钯材料部吸附氢气后，改变了贵金属部的反射光谱或透射光谱，通过贵金属部反射光谱或透射光谱的变化确定待测环境中的氢气浓度。在本发明中，贵金属部的形貌和尺寸的相对改变量大，从而造成反射光谱或透射光谱的严重变化。因此，本发明具有氢气浓度探测灵敏度高的优点。

技术领域

本发明涉及氢气探测技术领域，具体涉及一种基于钯材料的氢气浓度探测装置。

背景技术

氢气无毒、洁净、可再生，近年来受到各行业的广泛应用。氢气的分子量小，容易泄露。可是，氢气在空气中具有很宽的爆炸极限(4％-74％)，并且着火点低、火焰传播速度快。氢气一旦在空气中爆炸，非常危险。因此，氢气浓度探测成为非常重要的问题。

在传统氢气浓度探测装置中，应用钯膜吸附氢气后产生膨胀，从而改变悬臂梁的位置，进而改变了电容等电学信号，通过探测电学物理量的变化实现氢气浓度探测。例如，在悬臂梁上设置钯材料，将平行板电容器的一个极板也设置在悬臂梁上，将平行板电容器的另一个极板固定在衬底上；钯材料吸附氢气产生伸长时，改变了两个极板之间的距离，从而改变了平行板电容器的电容，通过探测电容的变化实现氢气浓度探测。

由于现有技术中钯材料通常改变的是宏观物体的尺寸或形状，对宏观物体尺寸或形状的相对改变量小，对宏观物体力学、热学、电学、光学等方面的特性改变小，导致氢气浓度探测的灵敏度低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于钯材料的氢气浓度探测装置，包括衬底、支撑层、钯材料部、贵金属部；支撑层设置在衬底上，钯材料部周期地固定在支撑层上，贵金属部设置在支撑层上相邻钯材料部之间，贵金属部的两侧分别与相邻钯材料部接触。钯材料部吸附氢气后，挤压贵金属部，从而使得贵金属部产生形变，从而改变了贵金属部的局域表面等离激元共振。

更进一步地，衬底的材料为二氧化硅。

更进一步地，支撑层的材料为透明弹性材料。

更进一步地，钯材料部为条形。

更进一步地，周期为二维周期。

更进一步地，贵金属部的材料为金或银。

更进一步地，贵金属部的厚度小于1微米。

更进一步地，贵金属部的厚度小于200纳米。

更进一步地，贵金属部由平行排列的贵金属微结构构成，贵金属微结构的两端与钯材料部接触。

更进一步地，贵金属微结构为贵金属纳米棒。

本发明的有益效果：本发明提供了一种基于钯材料的氢气浓度探测装置，包括衬底、支撑层、钯材料部、贵金属部；支撑层设置在衬底上，钯材料部周期地固定在支撑层上，贵金属部设置在支撑层上相邻钯材料部之间，贵金属部的两侧分别与相邻钯材料部接触。应用时，将本发明置于待测环境中。应用宽带激光照射贵金属部，通过光探测器探测贵金属部的反射光谱或透射光谱。钯材料部吸附氢气后，产生膨胀，压迫了处于其间的贵金属部，改变了贵金属部的形貌和尺寸，改变了贵金属部上的局域表面等离激元共振，通过贵金属部的反射光谱或透射光谱的变化确定待测环境中的氢气浓度。在本发明中，贵金属部为微米尺寸，当钯材料部改变贵金属部的形貌和尺寸时，贵金属部的形貌和尺寸的相对改变量大，从而造成反射光谱或透射光谱的严重变化。因此，本发明具有氢气浓度探测灵敏度高的优点。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是一种基于钯材料的氢气浓度探测装置的示意图。