碳納米管復(fù)合材料的制備以及氨氣氣敏性質(zhì)檢測(cè).pdf

1、碳納米管作為一種理想的一維納米材料，具有較大的比表面積、中空結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的電學(xué)性質(zhì)，這些都為其在傳感器特別是氣體檢測(cè)方面提供了廣闊的應(yīng)用前景。目前已有幾種方法被發(fā)展用來(lái)對(duì)碳納米管進(jìn)行功能化處理，包括共價(jià)和非共價(jià)化學(xué)功能化，而且研究結(jié)果顯示功能化的碳納米管作為氣體傳感器具有更好的氣敏響應(yīng)性能。本論文主要是通過(guò)在碳納米管的表面修飾聚苯胺和金納米粒子制備納米復(fù)合材料并進(jìn)而檢測(cè)其對(duì)氨氣的氣敏性質(zhì)，同時(shí)對(duì)氨氣氣敏響應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了進(jìn)一步的研究與討論。

2、 首先，將碳納米管在硝酸溶液中進(jìn)行回流來(lái)使其純化，這會(huì)使得在碳納米管的缺陷部分生成羧基并提高碳納米管在1MHC1溶液中的溶解度。傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FT-IR)分析結(jié)果顯示，在1720cm-1處出現(xiàn)了羧基伸縮振動(dòng)的特征吸收峰，證明了在碳納米管的管壁和端口處有羧基基團(tuán)生成。然后，憑借碳納米管和苯胺單體之間存在的π-π*電子相互作用以及碳納米管上羧基和苯胺單體中氨基之間的氫鍵作用力，使得苯胺單體被吸附在碳納米管表面并發(fā)生原位聚合，從而

3、成功的合成了PANI/MWNT復(fù)合材料和Au/PANI/MWNT納米復(fù)合材料。SEM、TEM分析結(jié)果顯示這兩種復(fù)合材料都是管狀核殼結(jié)構(gòu)，碳納米管作為核，聚苯胺均勻的覆蓋在碳納米管表面形成殼，同時(shí)在Au/PANI/MWNT納米復(fù)合材料中還可見(jiàn)有金納米粒子分散于聚苯胺層中。此外，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還采用了FT-IR、Raman、XRD和XPS等分析表征手段對(duì)材料進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究。 隨后，將這兩種復(fù)合材料分別沉積于金電極表面進(jìn)一步制成傳感

4、器來(lái)檢測(cè)其對(duì)氨氣的氣敏特性，結(jié)果顯示這兩種納米復(fù)合材料對(duì)于氨氣都有很強(qiáng)的響應(yīng)，且與未功能化的碳納米管相比，響應(yīng)的靈敏度更高。但是實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，Au/PANI/MWNT納米復(fù)合材料較之PANI/MWNT復(fù)合材料來(lái)說(shuō)，表現(xiàn)出了更好的重復(fù)性，因此當(dāng)金納米粒子摻雜在內(nèi)時(shí)，可以在一定程度上提高傳感器的氣敏性能。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)顯示基于Au/PANI/MWNT納米復(fù)合材料的氨氣傳感器還具有很好的穩(wěn)定性，長(zhǎng)時(shí)間放置之后，對(duì)氨氣仍然具有很好的響應(yīng)效果。