聚苯胺復(fù)合薄膜氣體傳感器的制備及特性研究.pdf

1、氣體傳感器是一類重要的化學(xué)傳感器，在航空航天、石油化工、環(huán)境及食品等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。氣敏材料是氣體傳感器的核心，與傳統(tǒng)的TiO2、SnO2、ZnO等無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料相比，高分子氣敏材料聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等具有價(jià)廉易得、制備簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，最重要的是它可以在室溫下使用，從而拓展了氣體傳感器的應(yīng)用范圍。而相對(duì)于其他共扼高分子體系，聚苯胺由于獨(dú)特的摻雜機(jī)制、良好的導(dǎo)電性、優(yōu)良的環(huán)境穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)而成為最具有應(yīng)用前景的導(dǎo)電高分子材料之一。然而單

2、一的聚苯胺分子間相互作用力大，幾乎不溶不熔，加工性能和機(jī)械性能差，使得很多實(shí)際應(yīng)用無(wú)法實(shí)現(xiàn)。而聚苯胺與納米粒子復(fù)合的復(fù)合材料既能發(fā)揮納米粒子自身的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子效應(yīng)而且兼有高分子材料本身的優(yōu)點(diǎn)使得它們?cè)诠?、電、磁、敏感等方面呈現(xiàn)出常規(guī)材料不具備的特性，故而得到廣泛的研究。針對(duì)以上問題，本文主要研究了以幾個(gè)部分：
　　(1)采用靜電力自組裝和化學(xué)氧化聚合相結(jié)合的方法，以苯胺為單體，過硫酸銨為氧化劑，在酸性介質(zhì)中分別制備了

3、PANI/TiO2復(fù)合薄膜和PANI薄膜，對(duì)其進(jìn)行了表征分析和氣敏特性的研究。結(jié)果表明，PANI/TiO2復(fù)合薄膜傳感器在對(duì)NH3靈敏度、響應(yīng)—恢復(fù)時(shí)間和重復(fù)性等方面均優(yōu)于PANI薄膜傳感器。接著研究了質(zhì)子酸摻雜劑對(duì)PANI/TiO2氨敏特性的影響。分別用HCl和PTSA作為質(zhì)子酸摻雜劑，制備了HCl和PTSA摻雜的PANI/TiO2復(fù)合薄膜，分別對(duì)其進(jìn)行了表征分析和氨敏特性的研究。結(jié)果表明，HCl摻雜比PTSA摻雜復(fù)合薄膜傳感器有更高

4、的靈敏度和更短的響應(yīng)—恢復(fù)時(shí)間，而兩者的重復(fù)性均較為理想，但穩(wěn)定性很差，因而在此基礎(chǔ)上，又研究了聚合溫度對(duì)PANI/TiO2復(fù)合薄膜傳感器氨敏特性的影響，結(jié)果表明10℃下制備的復(fù)合薄膜傳感器的靈敏度最高，響應(yīng)—恢復(fù)時(shí)間最短。
　　(2)選用另外一種常見的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體SnO2納米顆粒作為摻雜劑，相同的實(shí)驗(yàn)條件下分別制備了不加入表面活性劑TTAB和加入TTAB的PANI/SnO2復(fù)合薄膜傳感器，通過對(duì)薄膜表征分析和氣敏特性的研究可知，表