基于石墨烯復(fù)合薄膜的QCM氣體傳感器的研究.pdf

1、石墨烯在眾多方面都擁有優(yōu)秀的性能，諸如機(jī)械特性、電子的運(yùn)輸能力和比表面積等，這些優(yōu)秀的特性使得它適合作為新型氣敏材料在傳感器制備過(guò)程中使用。但單一的石墨烯對(duì)氣體的選擇性較差，因此本文使用了石英晶體微天平器件（QCM），通過(guò)將擁有高比表面積的石墨烯與高選擇性的有機(jī)高分子聚合物進(jìn)行復(fù)合，制備出了基于石墨烯/有機(jī)高分子聚合物復(fù)合薄膜的QCM氣體傳感器。
　　本文從氣敏響應(yīng)機(jī)理出發(fā)，首先對(duì)不同種類(lèi)石墨烯材料進(jìn)行了表征分析，通過(guò)表征分析探討

2、了不同種類(lèi)石墨烯可能會(huì)對(duì)氣敏響應(yīng)造成的影響，同時(shí)對(duì)用于復(fù)合的有機(jī)聚合物材料所應(yīng)該具備的特性進(jìn)行了討論，最終選擇了聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和聚丙烯酸(PAA)作為敏感材料與氧化石墨烯（GO）進(jìn)行復(fù)合，通過(guò)氣噴成膜的方式制備出PVP/GO和PAA/GO兩種復(fù)合薄膜QCM器件，并分別探究了其氣敏機(jī)理、表征與器件的氣敏特性。
　　在石墨烯/有機(jī)聚合物復(fù)合薄膜器件研究方面，首先，對(duì)PVP/GO復(fù)合薄膜用紅外、紫外、拉曼光譜、SEM與BET等

3、手段進(jìn)行了表征分析，發(fā)現(xiàn)在PVP中加入 GO材料后有助于增加薄膜的比表面積，提供更多的氣體吸附點(diǎn)以提高氣敏響應(yīng)；其次，本文還通過(guò)嘗試改變不同的濃度配比等因素來(lái)改變敏感復(fù)合薄膜的制備工藝，并最終得出了具備最佳敏感特性的薄膜制備參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明使用最佳制備工藝參數(shù)制備的基于 PVP/GO復(fù)合薄膜的 QCM氣體傳感器，相比于單純PVP薄膜以及PVP-GO分層薄膜器件的靈敏度高，重復(fù)性好，對(duì)氨氣具有良好的選擇性，但其長(zhǎng)期穩(wěn)定性由于保存方式等因

4、素的影響，有待于進(jìn)一步改善。
　　然后制備了基于PAA/GO復(fù)合薄膜的器件，對(duì)PAA/GO復(fù)合薄膜進(jìn)行了紅外、紫外、SEM表征分析，分析了引入GO之后對(duì)于薄膜官能團(tuán)的影響以及形貌等方面的改變。接著，通過(guò)復(fù)合薄膜的制備工藝參數(shù)的改變，探索得到了最佳性能薄膜制備工藝。最后，同樣對(duì)該器件進(jìn)行了氣敏測(cè)試，通過(guò)測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基于PAA/GO復(fù)合薄膜的QCM氣體傳感器的靈敏度高，重復(fù)性好，線性度高，對(duì)氨氣的選擇性好，同時(shí)其長(zhǎng)期穩(wěn)定性相比于 P