基于沸石分子篩-聚苯胺復合薄膜的濕敏傳感器研究.pdf

1、近年來，聚苯胺成為研究最熱門的高分子材料之一，它擁有高的靈敏度，優(yōu)良的環(huán)境穩(wěn)定性，低的成本和在室溫下工作等優(yōu)良性能。聚苯胺吸附H2O時，體積會發(fā)生變化，同時在不同的濕度環(huán)境下，聚苯胺的電導率也會發(fā)生變化。利用這些特性，聚苯胺可以應用到濕敏傳感器領域。沸石分子篩具有較大的比表面積，較強的離子交換能力，以及可以優(yōu)先吸附一些極性氣體如:NH3、 H2O、H2S等性質，因此分子篩可以在濕敏傳感器中作為一種復合材料改善傳感器的性質。綜上所述，將分

2、子篩與聚苯胺兩種材料按照比例復合，可以制備出性質優(yōu)良的傳感器。
　　本文對沸石分子篩的合成、復合薄膜的濕敏性能以及分子篩對復合薄膜濕度傳感器濕敏性能的改善機理等有關問題進行了系統(tǒng)性的分析和研究。主要研究內容如下:
　　本文研究了目前沸石分子篩的合成方法，比較了各種方法的優(yōu)缺點，分析了反應物的組成和配比、結構導向劑的量、硅鋁比、酸堿度、晶化溫度和晶化時間對水熱合成分子篩的影響。利用水熱合成，加入結構導向劑的方法合成了A型沸石分

3、子篩。
　　制備了不同復合比例的聚苯胺/分子篩復合薄膜和聚苯胺薄膜叉指電極濕度傳感器。研究了不同復合比例傳感器的輸出隨濕度變化的特性。實驗結果表明，與純聚苯胺薄膜傳感器相比，復合薄膜傳感器的感濕曲線有著更好的靈敏度和對數關系，并且復合比例在15∶1時，傳感器的靈敏度和感濕曲線對數關系最好。同時對復合薄膜傳感器的濕滯特性、響應及恢復特性、重復性、穩(wěn)定性進行了研究。傳感器具有較好的重復性和短期穩(wěn)定性，響應時間8s，恢復時間22s，濕滯

4、為5％RH。分析了分子篩作為復合材料改善聚苯胺薄膜傳感器性能的機理。
　　由于叉指電極濕度傳感器表面的敏感薄膜存在著電極反應，導致傳感器的穩(wěn)定性較差。而硅橋傳感器具備線性度好，長期穩(wěn)定性好，功耗低的優(yōu)點。因此我們制備了不同復合比例的聚苯胺/分子篩復合薄膜和聚苯胺薄膜硅橋濕敏傳感器。研究了硅橋傳感器的濕敏特性。實驗結果表明，復合材料硅橋傳感器的最佳復合比例為10∶1。硅橋濕度傳器具有較好的線性度，重復性和長期穩(wěn)定性，濕滯為3％RH，