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研究生：	簡國勛 Kuo-Hsu Chien
論文名稱：	有機硫醇氣體壓電晶體偵測器的研製與應用 Preparation and Application of Metal Ion/Cryptand Coated Piezoelectric Crystal Gas Detector for Thio Vapors
指導教授：	施正雄 Shih, Jeng-Shong
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	化學系 Department of Chemistry
論文出版年：	2000
畢業學年度：	88
語文別：	中文
論文頁數：	105
中文關鍵詞：	壓電晶體、大環胺醚、硫醇、氣體偵測器
英文關鍵詞：	Piezoelectric crystal, cryptand, thio, Gas Detector
論文種類：	學術論文
相關次數：	點閱：241 下載：0
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中文摘要
本實驗研製金屬離子/大環胺醚複合物壓電晶體氣體層析偵測器，偵測常見的揮發性有機硫化物。利用石英晶體膜表面吸附化合物產生頻率變化的特性，經由實驗室自行設計之計頻系統及8255微電腦界面來讀取頻率及變化，並以自行撰寫軟體控制界面、記錄數據及繪圖。
在本實驗中，首先由靜相系統探討金屬離子/大環胺醚和有機硫化物的吸附現象，研究不同含硫數和不同碳數對訊號產生的影響。就含硫的數目而言 : SH-R-SH > R-SH；就不同碳數為 : 碳數愈長訊號愈長1-Ocnethiol >1-Hexanethiol >1-Butanethiol；1,3-propanedithiol ≧1,4-butanedithiol>1,2-ethanedithiol. 也發現塗佈金屬離子/大環胺醚複合物對於有機硫化物之偵測效果比分別塗佈金屬離子及大環胺醚為好並可使系統有不錯的可逆性。再由動相系統探討不同有機硫化物之訊號強弱及系統可逆性。
最後將系統與GC連線以金屬離子/大環胺醚複合物作為石英壓電晶體膜作為氣相層析偵測器。整個系統均由實驗室自行製作，成本符合經濟效益，對於不同的有機硫化物有良好的鑑別力。

Abstract
A metal ion/cryptand coated piezoelectric quartz crystal membrane sensor with a home-made computer interface was prepared and applied as a gas chromatographic detector for various organic sulfides. The frequency of quartz crystal oscillator decreased due to the adsorption of organic sulfides on metal ion/cryptand .The computer interface includes the oscillating circuit and data processing with 8255. A software was written to control the interface and data acquisition. Effect of functional groups, molecular weight, and static hindrance in static cell were studied. The frequency shifts of the metal ion/cryptand coated crystal for various organic sulfides were in the order : SH-R-SH >R-SH, 1-Octanethiol >
1-Hexanethiol >1-Butanethiol and 1,3-propanedithiol≧1,4-butanedithiol >1,2-ethanedithiol respectively. The greater frequency shift of a molecule with larger molar mass was also found. The metal ion/cryptand coated PZ detector exhibited more sensitive than metal ion or cryptand coated system individually. The metal ion/cryptand complex piezoelectric crystal as gas chromatographic detector has performed not only high sensitivity, but also distinguished to different sulfides. The home-made metal ion/Cryptand piezoelectric crystal gas chromatographic detector showed good competition with commercial TCD (Thermal conductivity detector).

目錄
英文摘要                                                    I
中文摘要                                                    II
目錄                                                        III
圖目錄                                                      VI
第一章 緒論                                                  1
1-1研究緣由                                                  1
  1-1-1 惡臭物質簡介                                         1
  1-1-2 硫醇測定基本的技術與介紹                             2
  1-2 大環胺醚簡介與應用                                     7
  1-2-1大環胺醚簡介                                          7
  1-2-2 大環胺醚的應用                                       10
  1-2-3 冠狀醚及大環胺醚相轉移催化劑                         11
1-3 碳六十化學                                               14
  1-3-1 C60的發現                                            14
  1-3-1-2 C60的純化                                          15
  1-3-2 C60的光譜性質                                        16
  1-3-2-1質譜                                                16
  1-3-2-2 C60 UV-VIS光譜                                     17
  1-3-2-3 C60 IR光譜                                         17
  1-3-2-4 C60核磁共振光譜                                    18
  1-3-2-5 C60的X-ray光譜                                     18
  1-3-3 C60和氣體分子的交互作用                              18
1-4 壓電晶體的簡介                                           21
  1-4-1壓電晶體的壓電性及反壓電效應                          21
  1-4-2 反壓電性                                             22
  1-4-3石英振盪器                                            22
  1-4-4石英振盪線路                                          24
  1-4-5 振盪頻率的量測                                       26
  1-4-6石英微量天平(Quartz Crystal Microbalance，QCM)        28
  1-4-7石英振盪器之應用                                      31
第二章 實驗部份                                              32
2-1 石英振盪晶體處理                                         32
  2-1-1石英晶片                                              32
  2-1-2配置表面塗佈液(Coating Solution)和塗佈方法            33
2-2多頻道氣體靜相感測系統之實驗裝置                          34
  2-2-1振盪線路設計                                          35
  2-2-2振盪線路                                              36
2-3氣體動相感測系統                                          40
  2-3-1氣體動相感測系統之實驗裝置                            40
  2-3-2氣體動向感測系統工作槽設計                            40
  2-3-3氣體動向感測系統之操作及步驟                          41
第三章 結果與討論                                            43
3-1氣體靜相壓電感測系統                                      43
  3-1-1表面塗佈物種的效應                                    43
  3-1-2 Mn2+/Cryptand-22塗佈壓電晶體感測膜                   48
  3-1-3表面塗佈量對訊號的影響                                48
  3-1-4有機硫醇氣體化合物之吸附及脫附                        52
  3-1-5 有機硫化物氣體分子碳鏈長度效應                       54
  3-1-6 有機硫醇分子含硫醇官能基數目效應                     55
  3-1-7異構物效應                                            61
  3-1-8 有機硫醇分子之重複吸附與脫附                         63
  3-1-9溫度效應                                              65
  3-1-10溼度效應                                             69
  3-1-11 有機干擾物對感應頻率變化的影響                      72
3-2碳六十石英壓電靜相系統對有機硫醇分子的感應性              74
  3-2-1 碳六十振盪頻率                                       74
  3-2-2碳六十和乙二硫醇之合成                                74
  3-2-3表面塗佈量對訊號的影響                                78
  3-2-4有機硫化物氣體分子碳鏈長度效應                        80
  3-2-5有機硫醇分子含硫醇官能基數目效應                      81
  3-2-6異構物效應                                            85
3-3 Mn2+/cryptand-22石英壓電動相感測系統                     87
  3-3-1表面塗佈物和可逆性                                    87
  3-3-2 Mn2+/cryptand-22壓電氣相層析的流速效應               91
  3-3-3 Mn2+/cryptand-22壓電氣相層析偵測器的線性感應         91
  3-3-4 Mn2+/cryptand-22壓電氣相層析偵測器訊號的再現性       96
  3-3-5動相及靜相感測系統的比較                              96
  3-3-6 Mn2+/cryptand-22石英壓電偵測器氣相層析偵測器與熱傳導偵測器 (TCD)比較                                                 98
第四章 結論                                                 100
參考文獻                                                    102
附錄一                                                      105
                                

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