非共軛有機高分子PEO的氣敏性能研究.pdf

1、目前科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，在為人類生活提供極大方便的同時，也對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，有毒氣體和可燃性氣體隨時威脅著人類的生命財產(chǎn)安全。隨著人類對生存環(huán)境要求的提高，對可燃?xì)怏w和毒性氣體的檢測、監(jiān)控、報警的要求也就越來越高。有毒氣體和可燃?xì)怏w的檢測首先依賴于高品質(zhì)的氣體傳感器的開發(fā)。但現(xiàn)在在氣體傳感器材料的研究及開發(fā)上存在的主要問題是高靈敏度、常溫化、快速響應(yīng)、好的選擇性以及長期穩(wěn)定性不能同時滿足。因此提高氣敏材料的靈敏度、選擇性及長期穩(wěn)

2、定性以及降低工作溫度、縮短響應(yīng)恢復(fù)時間等成為近年來國內(nèi)的研究重點和熱點。 現(xiàn)在國內(nèi)關(guān)于氣體傳感器材料的研究主要是金屬氧化物類無機半導(dǎo)體氣敏材料，如SnO2、Fe2O3、ZnO、TiO2，以及高分子有機半導(dǎo)體氣敏材料。高分子有機半導(dǎo)體氣敏材料一般分為共軛高分子氣敏材料與高分子復(fù)合氣敏材料，如聚吡咯、聚苯胺、酞菁、聚噻吩以及高分子/碳黑復(fù)合物、聚苯胺/聚乙烯醇復(fù)合物等。無機半導(dǎo)體的氣敏性研究在國內(nèi)外已有廣泛的報道，但其存在著溫度高(

3、350～450℃)、耗能高、有安全隱患、選擇性不好等缺陷。與無機半導(dǎo)體材料相比，高分子有機半導(dǎo)體材料具有很多的優(yōu)點。價格低廉，制作簡單，在制備過程中不需要超凈室和高溫處理，最重要的是可以在室溫下使用，解決了易燃易爆氣體的安全隱患問題。 本文研究的是聚環(huán)氧乙烷PEO的氣敏性能。PEO具有良好的水溶性，容易加工成型，而且毒性很低。PEO作為一種非共軛的絕緣高分子材料，與共軛高分子材料形成高分子復(fù)合氣敏材料在國外文獻(xiàn)已有報道。而單獨研

4、究不具有共軛性質(zhì)PEO的氣敏性能，國內(nèi)外在這方面的研究也未見報道。本文用溶液成膜法制備了PEO薄膜以及PEO+I2的薄膜，研究其在室溫下對醇類氣體和有機酸類氣體的氣敏性能，包括靈敏度、選擇性、響應(yīng)和恢復(fù)時間以及穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明，PEO對有機醇類和酸類有很好的氣敏性能。 通過一系列的形貌表征手段來觀察：PEO薄膜在不同氣氛下的形貌變化，包括掃描電鏡、原子力學(xué)顯微鏡、偏光顯微鏡，這些測試發(fā)現(xiàn)：PEO在有機醇類和酸類氣體中，PEO

5、發(fā)生了溶脹現(xiàn)象，其球晶變大。從FTIR譜圖中，我們可以看出PEO在甲醇?xì)怏w中發(fā)生了締合。 循環(huán)伏安對比測試發(fā)現(xiàn)PEO在有機酸中無氧化還原反應(yīng)的發(fā)生。交流阻抗測試結(jié)果表明，PEO在有機酸和醇類氣體中，其導(dǎo)電行為為離子導(dǎo)電。 希望通過摻雜來進(jìn)一步提高PEO的氣敏性能，研究了PEO摻雜單質(zhì)碘的氣敏情況，結(jié)果表明，摻雜后的PEO氣敏性能，并沒有得到改善。通過一系列的形貌表征測試手段來觀察PEO+I2薄膜，研究表明PEO+I2薄膜