陣列式離子液體復(fù)合材料氣體傳感器的構(gòu)建及應(yīng)用.pdf

1、由于有毒有害氣體對(duì)人類(lèi)健康和安全的嚴(yán)重影響，研究便攜、靈敏、快速檢測(cè)且廉價(jià)的小型化氣體傳感器具有重要的意義，性能優(yōu)良的氣體傳感材料是氣體傳感技術(shù)進(jìn)步的重要前提。目前，商業(yè)化的氣體傳感器主要針對(duì)單一氣體的檢測(cè)，而對(duì)復(fù)雜混合氣體的檢測(cè)和識(shí)別尚不成熟。因此，為達(dá)到識(shí)別復(fù)雜混合氣體的目的，氣體傳感陣列技術(shù)受到廣泛的關(guān)注，而要實(shí)現(xiàn)陣列化就需要實(shí)現(xiàn)材料的表面化學(xué)多樣性以提高材料對(duì)氣體響應(yīng)的選擇性。離子液體由陰陽(yáng)離子組成，具有結(jié)構(gòu)多樣性、導(dǎo)電性好且性

2、質(zhì)穩(wěn)定，是提高選擇性的理想修飾材料，因此，離子液體在電學(xué)氣體傳感中有很大的應(yīng)用潛力。本文主要包括以下三方面內(nèi)容:
　　(1)綜述了基于不同檢測(cè)原理的氣體傳感器種類(lèi)、用于電學(xué)類(lèi)氣體傳感器的氣敏材料研究進(jìn)展以及離子液體的發(fā)展現(xiàn)狀。
　　(2)論文構(gòu)建了基于電導(dǎo)型離子液體凝膠的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)傳感陣列。離子液體既可作為傳感材料又提供對(duì)氣體的選擇性，但流動(dòng)的離子液體不利于實(shí)際應(yīng)用，因此論文通過(guò)溶膠凝膠法將離子液體固定于硅

3、膠基質(zhì)中，既保留了其良好的導(dǎo)電性，又方便了傳感器的制造。所構(gòu)筑傳感界面的響應(yīng)機(jī)理不同于常規(guī)電學(xué)類(lèi)傳感器依賴(lài)于電荷密度的改變，而是利用VOCs改變離子液體的離子遷移速率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。具體為:當(dāng)離子液體遇到VOCs時(shí)，其粘度發(fā)生改變，離子遷移率改變而使導(dǎo)電性能發(fā)生變化，即離子液體凝膠的電阻會(huì)發(fā)生改變。論文構(gòu)建的陣列包括九種離子液體凝膠，由于不同的離子液體與VOCs之間的相互作用力不同可獲得交叉響應(yīng)數(shù)據(jù)，每一種氣體對(duì)應(yīng)一種獨(dú)特的響應(yīng)模式。最終，通

4、過(guò)PCA統(tǒng)計(jì)分析實(shí)現(xiàn)了對(duì)VOCs氣體的識(shí)別。
　　(3)論文構(gòu)建了一種柔性紙基石墨烯-離子液體(rGO-ILs)傳感陣列。為結(jié)合rGO對(duì)氣體響應(yīng)的靈敏度和ILs對(duì)氣體的選擇性，采用ILs對(duì)rGO進(jìn)行表面化學(xué)修飾，提高了rGO對(duì)氣體響應(yīng)的選擇性和識(shí)別能力。ILs對(duì)rGO的修飾改變了rGO的氣體響應(yīng)特性。論文對(duì)rGO-ILs復(fù)合材料對(duì)氣體的響應(yīng)機(jī)理作了詳細(xì)探討，認(rèn)為傳感機(jī)理為rGO自身的電子傳導(dǎo)的影響(intro-sheet effe