PPy-氧化物半導(dǎo)體復(fù)合納米纖維的制備及其氣敏特性研究.pdf

1、無機(jī)氧化物半導(dǎo)體如SnO2、ZnO等作為氣敏材料具有靈敏度高、響應(yīng)恢復(fù)快等優(yōu)點(diǎn)，但工作溫度高、選擇性差等缺點(diǎn)制約其進(jìn)一步發(fā)展，而有機(jī)導(dǎo)電聚合物如聚吡咯（PPy）、聚苯胺（PANI）等作為氣敏材料具有工作溫度低，導(dǎo)電率高等優(yōu)點(diǎn)，但響應(yīng)恢復(fù)慢，靈敏度低等缺點(diǎn)影響其發(fā)展空間。近些年來，有機(jī)/無機(jī)復(fù)合氣敏材料逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，并得到迅速發(fā)展。本文通過靜電紡絲法和原位氣相/液相化學(xué)氧化聚合法制備出PPy/氧化物半導(dǎo)體復(fù)合納米纖維并對(duì)其氣敏性

2、能進(jìn)行了研究，重點(diǎn)探討了無機(jī)相的改變以及聚合條件的變化對(duì)復(fù)合材料形貌結(jié)構(gòu)和氣敏性能的影響，主要結(jié)論如下：
　　1.利用靜電紡絲法和原位氣相化學(xué)氧化聚合法制備出 PPy/Co3O4復(fù)合納米纖維，探討了聚合時(shí)間對(duì)復(fù)合材料形貌結(jié)構(gòu)和氣敏性能的影響。當(dāng)聚合時(shí)間為3min時(shí)PPy/Co3O4復(fù)合納米纖維外殼層PPy的厚度約為6nm，在室溫下對(duì)H2S氣體顯示出優(yōu)良的氣敏特性，其探測(cè)下限可以達(dá)到100ppb，與純PPy相比，同等濃度下靈敏度得到

3、大幅提高，恢復(fù)性能也得到改善。
　　2.利用靜電紡絲法和原位氣相化學(xué)氧化聚合法制備出PPy/SnO2復(fù)合納米纖維，并探討了聚合時(shí)間對(duì)其氣敏性能的影響。氣敏測(cè)試結(jié)果顯示聚合時(shí)間為3min的PPy/SnO2復(fù)合納米纖維在室溫下對(duì)NO2具有良好的氣敏特性，擁有較低的探測(cè)極限，當(dāng)NO2濃度為300ppb時(shí)靈敏度可達(dá)到0.2，在同等濃度下，其靈敏度是純PPy的9倍，并且具有良好的恢復(fù)性和穩(wěn)定性。
　　3利用靜電紡絲法和原位氣相化學(xué)氧化

4、聚合法制備了聚合時(shí)間為3min的PPy/3at.％Sb摻雜SnO2復(fù)合納米纖維和PPy/15at.%Sb摻雜SnO2復(fù)合納米纖維。Raman測(cè)試結(jié)果證實(shí)了復(fù)合納米纖維外殼層PPy和內(nèi)核中Sb的存在。氣敏測(cè)試結(jié)果顯示 Sb摻雜后兩種復(fù)合材料對(duì) NO2氣體的最佳工作溫度均為90℃；與不摻雜Sb的PPy/SnO2復(fù)合納米纖維相比，Sb摻雜后復(fù)合材料電阻明顯變小，NO2氣體探測(cè)區(qū)間增大，可以達(dá)到300ppm，響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間變短。
　　4采用

5、靜電紡絲法制備出SnO2中空納米纖維，利用原位液相化學(xué)氧化聚合法制備出不同聚合時(shí)間的PPy/SnO2中空復(fù)合納米纖維。通過SEM、TEM和FT-IR等對(duì)其進(jìn)行表征，結(jié)果顯示聚合時(shí)間為2h的PPy/SnO2中空復(fù)合納米纖維直徑為300-400nm，外殼層PPy的厚度約為40nm，此聚合條件下的復(fù)合材料在室溫下對(duì)NO2氣體的具有良好的選擇性，響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間分別為20s和50s，與原位氣相化學(xué)氧化聚合法制備的PPy/SnO2復(fù)合納米纖維相比，響