隨著空氣污染程度的日益加重,人們對(duì)有毒有害氣體的檢測及監(jiān)控越來越關(guān)注。氨氣（NH₃）作為一種有毒的空氣污染物,當(dāng)它在環(huán)境中的濃度超過一定的水平時(shí)會(huì)嚴(yán)重刺激人體器官從而損害人體健康。另外人體呼吸和食物腐爛過程釋放氨氣的濃度分別與人體健康狀況和食物新鮮度相關(guān)。因此,制備出高性能的室溫氨氣傳感器對(duì)于環(huán)境檢測、疾病診斷及食品安全等領(lǐng)域均具有重大的實(shí)際意義�？紤]到現(xiàn)有氨氣傳感器存在成本昂貴、靈敏度低和檢測限高等一些不足,本文采用簡便的水熱法和氧化聚合法制備了鍺酸鍶（SrGe₄O₉）、聚苯胺（PANI）以及聚苯胺-鍺酸鍶（PANI-SrGe₄O₉）納米復(fù)合材料,隨后利用所合成的材料制備了復(fù)合薄膜NH₃傳感器,并對(duì)其氣敏特性進(jìn)行了研究。本論文的主要研究內(nèi)容歸納如下:（1）采用水熱法成功制備了SrGe₄O₉納米線,合成的納米線形貌均勻、表面光滑,長度約為幾微米,直徑在30-100 nm之間。通過氧化聚合法制備了PANI與PANI... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

氣體傳感器按工作原理分類

灞憧梢岳?謎庖恍災(zāi)適迪治?接臚迅健Ｄ殼?合成的高分子導(dǎo)電聚合物眾多，在氣體傳感器領(lǐng)域應(yīng)用較多的主要包括PANI、聚吡咯、聚噻吩等，其中PANI由于原料廉價(jià)、合成簡單、穩(wěn)定性好以及獨(dú)特的摻雜機(jī)制得到了廣泛的研究[30]。PANI單分子鏈的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，其中y取決于PANI的氧化程度，導(dǎo)電性也隨之變化。目前通常采用質(zhì)子酸摻雜的方式來控制PANI的導(dǎo)電性，使其處于一個(gè)合適的區(qū)間，更值得一提的是，由于其單鏈上的氨基官能團(tuán)的存在，其對(duì)NH3分子具有一定的特異性吸附能力。因此高分子導(dǎo)電聚合是一種優(yōu)良的氣敏材料。圖1-1聚苯胺的分子結(jié)構(gòu)在人類還沒有開啟微觀世界的大門之前，人類對(duì)于碳材料的認(rèn)知都停留在石墨和煤炭等塊材階段。1985年，美國休斯敦大學(xué)和英國薩塞克斯大學(xué)的兩位教授發(fā)現(xiàn)了富勒烯(C60)，這激起了科學(xué)家對(duì)碳納米材料的研究興趣。直到2004年，來自英國曼徹斯特大學(xué)的A.K.Geim和K.S.Novoselov師生兩人利用機(jī)械剝離法獲得了具有單層原子厚度的二維單晶薄膜碳材料，隨后并命名石墨烯[26]。隨著研究的進(jìn)行，科研人員發(fā)現(xiàn)石墨烯擁有著獨(dú)特的電學(xué)光學(xué)特性，并被廣泛應(yīng)用氣體傳感器領(lǐng)域[27-28]。當(dāng)石墨烯與氣體分子接觸時(shí)，其二維晶格的碳原子會(huì)失去或得到電子，這會(huì)導(dǎo)致石墨烯的導(dǎo)電性發(fā)生變化。另外，由于其具有單層碳原子層的特殊結(jié)構(gòu)，使得它具有極大的比表面積以及顯著的表面效應(yīng)，具有足夠的化學(xué)活性和氣體吸

積過程進(jìn)行分子級(jí)的控制，實(shí)現(xiàn)多組分的穿插，有利于薄膜的功能化；同時(shí)，這種強(qiáng)烈的相互作用力也使不同材料之間的結(jié)合更加緊密，薄膜結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定[53-55]。另外，相比于其他的薄膜制備方式，該項(xiàng)技術(shù)具有操作簡單、成本低、成膜均勻等優(yōu)勢。本文中所用到的靜電力自組裝的具體過程是：首先對(duì)襯底表面進(jìn)行紫外氧等離子體處理，使得襯底表面引入極性基團(tuán)并增強(qiáng)其親水性。隨后再利用帶正電的聚陽離子Polydialyldimethyldiammoniumchloride(PDDA)與帶負(fù)電的聚陰離子Polysodium-pstyrenesulfonate(PSS)對(duì)基片進(jìn)行預(yù)處理，過程如圖2-1所示。PDDA首先在基底表面通過其粘附性吸附生成一層薄膜，然后通過靜電力層層自組裝生長上PSS，最后將處理好的基片浸入到苯胺單體溶液中聚合生長PANI鏈。圖2-1靜電力自組裝PANI薄膜流程圖2.2敏感元器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制備工藝各種類型的氣敏傳感器有著不同的工作原理和結(jié)構(gòu)，相應(yīng)也有各自的優(yōu)勢和不足。本文中所選用的器件形式主要是叉指電極式，主要是因?yàn)槠渚哂锌沙膳恐?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]PM2.5暴露對(duì)心血管疾病影響的研究進(jìn)展[J]. 錢吉琛,裴穎皓,曹玙,王醒.  醫(yī)學(xué)綜述. 2019(19)
[2]X射線光電子能譜[J]. 郭沁林.  物理. 2007(05)
[3]X射線衍射技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[J]. 楊新萍.  山西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2007(01)
[4]電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器[J]. 張強(qiáng),管自生.  儀表技術(shù)與傳感器. 2006(07)
[5]現(xiàn)代掃描電鏡的發(fā)展及其在材料科學(xué)中的應(yīng)用[J]. 吳立新,陳方玉.  武鋼技術(shù). 2005(06)
[6]畜禽生產(chǎn)中氨的危害及防治措施[J]. 彭煥偉,沈亞歐.  飼料工業(yè). 2005(13)
[7]X射線衍射分析的實(shí)驗(yàn)方法及其應(yīng)用[J]. 胡林彥,張慶軍,沈毅.  河北理工學(xué)院學(xué)報(bào). 2004(03)
[8]電化學(xué)式氣體傳感器的研究進(jìn)展[J]. 陳長倫,何建波,劉偉,劉錦淮.  傳感器世界. 2004(04)
[9]納米材料的透射電鏡表征[J]. 方克明,鄒興,蘇繼靈.  現(xiàn)代科學(xué)儀器. 2003(02)
[10]二苯胺型重氮鹽的光、熱分解及其樹脂的復(fù)合物和自組裝研究[J]. 陳金玉.  感光科學(xué)與光化學(xué). 2001(04)

博士論文
[1]聚苯胺納米復(fù)合氨氣敏感薄膜制備及特性研究[D]. 劉春華.電子科技大學(xué) 2019
[2]石墨烯基納米復(fù)合薄膜的設(shè)計(jì)、制備及氣敏特性研究[D]. 葉宗標(biāo).電子科技大學(xué) 2018
[3]導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合薄膜的制備及其氨敏特性研究[D]. 太惠玲.電子科技大學(xué) 2008

碩士論文
[1]柔性氨氣傳感器設(shè)計(jì)、制備及其敏感特性研究[D]. 何載舟.電子科技大學(xué) 2019



本文編號(hào)：3232543