碳納米管復合材料的制備以及氨氣氣敏性質(zhì)檢測.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、中空結構和獨特的電學性質(zhì)，這些都為其在傳感器特別是氣體檢測方面提供了廣闊的應用前景。目前已有幾種方法被發(fā)展用來對碳納米管進行功能化處理，包括共價和非共價化學功能化，而且研究結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性能。本論文主要是通過在碳納米管的表面修飾聚苯胺和金納米粒子制備納米復合材料并進而檢測其對氨氣的氣敏性質(zhì)，同時對氨氣氣敏響應機理進行了進一步的研究與討論。

2、 首先，將碳納米管在硝酸溶液中進行回流來使其純化，這會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。傅立葉轉換紅外光譜(FT-IR)分析結果顯示，在1720cm-1處出現(xiàn)了羧基伸縮振動的特征吸收峰，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復合材料和Au/PANI/MWNT納米復合材料。SEM、TEM分析結果顯示這兩種復合材料都是管狀核殼結構，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，同時在Au/PANI/MWNT納米復合材料中還可見有金納米粒子分散于聚苯胺層中。此外，實驗過程中還采用了FT-IR、Raman、XRD和XPS等分析表征手段對材料進行了詳細的分析研究。 隨后，將這兩種復合材料分別沉積于金電極表面進一步制成傳感

4、器來檢測其對氨氣的氣敏特性，結果顯示這兩種納米復合材料對于氨氣都有很強的響應，且與未功能化的碳納米管相比，響應的靈敏度更高。但是實驗中也發(fā)現(xiàn)，Au/PANI/MWNT納米復合材料較之PANI/MWNT復合材料來說，表現(xiàn)出了更好的重復性，因此當金納米粒子摻雜在內(nèi)時，可以在一定程度上提高傳感器的氣敏性能。同時，實驗顯示基于Au/PANI/MWNT納米復合材料的氨氣傳感器還具有很好的穩(wěn)定性，長時間放置之后，對氨氣仍然具有很好的響應效果。