聚苯胺-碳納米管及異質(zhì)結(jié)構(gòu)米復(fù)合材料合成與氣敏特性研究.pdf

1、隨著對(duì)自身健康的重視和對(duì)生態(tài)環(huán)境的關(guān)注日益加深，人們對(duì)環(huán)境中有毒有害氣體的監(jiān)測(cè)控制提出了更高的要求。新型氣敏材料的開發(fā)應(yīng)用就越來越受到重視，成為氣體傳感器的主體。納米材料由于其特殊的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)受到了廣泛關(guān)注，同時(shí)大量研究發(fā)現(xiàn)納米材料在傳感器中有潛在的應(yīng)用。正是在這樣的啟發(fā)下，本文做了如下兩個(gè)方面的工作： (1)本文采用相對(duì)簡(jiǎn)單和低成本的方法制備了聚苯胺(PANI)包裹MWNTs納米復(fù)合材料傳感器，在此基礎(chǔ)上首次對(duì)該納米復(fù)合材料的

2、氣敏性能進(jìn)行了研究，并系統(tǒng)考察了不同厚度PANI包裹層對(duì)氣敏性的影響。碳納米管做為傳感器材料存在一些如靈敏度低，選擇差，以及恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。為了提高碳納米管的氣敏性能，我們用簡(jiǎn)單的原位聚合法對(duì)MWNTs進(jìn)行了包裹修飾，得到PANI包裹的多壁碳納米管復(fù)合材料。對(duì)復(fù)合材料的形貌表征表明PANI均勻包裹在碳納米管表面形成膜，且膜的厚度可以通過調(diào)結(jié)苯胺單體的量來控制。氣敏測(cè)試結(jié)果表明該復(fù)合材料對(duì)NH3有高的靈敏度和好的重現(xiàn)性，并對(duì)濃度在0.2

3、-15ppm范圍內(nèi)的NH3呈線性響應(yīng)。分別和純的碳納米管以及純的聚苯胺相比，納米復(fù)合材料對(duì)NH3的靈敏度有了顯著的提高，而且相應(yīng)的響應(yīng)時(shí)間也明顯縮短。另一方面，為了得到氣敏性相對(duì)更好的材料，我們也系統(tǒng)研究了不同厚度PANI包裹層對(duì)復(fù)合材料氣敏性能的影響。 (2)通過對(duì)納米空心球材料氣敏性能的改進(jìn)，我們得到了一種新型的、具有高氣敏性能的納米復(fù)合材料-CuO摻雜的SnO2納米空心球材料。目前研究表明SnO2納米空心球材料是一種有前途

4、的傳感器材料。但其對(duì)很多氣體都有響應(yīng)，選擇性差，這在某種程度上限制了該材料的應(yīng)用。為了提高該材料的氣敏選擇性，我們嘗試對(duì)其進(jìn)行氧化物摻雜改進(jìn)。首先采用相對(duì)更為簡(jiǎn)單的方法合成SnO2納米空心球材料，然后通過在銅的前驅(qū)體溶液中的浸潤(rùn)，最后煅燒得到了CuO摻雜的SnO2納米空心球材料，研究進(jìn)一步對(duì)其結(jié)構(gòu)和氣敏性進(jìn)行了考察。氣敏測(cè)試發(fā)現(xiàn)：CuO摻雜的SnO2納米空心球材料在35℃的低溫下對(duì)10 ppm H2S靈敏度達(dá)到了5.6×106，并對(duì)pp