本文關(guān)鍵詞：導(dǎo)電聚合物聚苯胺、聚吡咯的氣敏性能和機(jī)制研究

  更多相關(guān)文章： 聚苯胺 氧化錫 聚吡咯 傳感器 p-n異質(zhì)結(jié)

【摘要】：隨著工業(yè)現(xiàn)代化的加速發(fā)展,工業(yè)原料造成的污染尤其是有害氣體給工業(yè)生產(chǎn)帶來了困擾,為了實現(xiàn)對有害氣體的實時監(jiān)控,氣敏傳感器的發(fā)展和研究的重要性愈發(fā)突出。然而,傳統(tǒng)的氣敏材料主要由金屬氧化物構(gòu)成,這一類傳感器普遍存在操作溫度高的缺陷,因此基于導(dǎo)電聚合物的氣體傳感器應(yīng)運而生。本論文旨在研究以導(dǎo)電聚合物聚苯胺和聚吡咯為基底的氣敏材料的制備和改性,以及對提高氣敏的機(jī)制的探討。通過快速簡易的原位化學(xué)氧化聚合法,在極低的單體濃度下,制備了基于PANI和SnO2復(fù)合物的p-n異質(zhì)結(jié),并將其負(fù)載在柔性的PET薄膜上構(gòu)成靈敏的NH3傳感器,并使用不同的分析方法對復(fù)合物的形貌、結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性等性能進(jìn)行了表征。相較于相關(guān)文獻(xiàn)報道的類似傳感器,本論文中制備的復(fù)合物傳感器不僅在室溫下對ppm級NH3表現(xiàn)出較高的靈敏度和選擇性,還同時具有柔性,結(jié)構(gòu)簡單和便于攜帶的性能。復(fù)合物提高的氣敏性能主要歸功于PANI與SnO2間的協(xié)同作用以及在復(fù)合物界面上p-n異質(zhì)結(jié)的形成。以FeCl3為氧化劑,在不同表面活性試劑存在下,使用原位聚合法在聚對苯二甲酸乙二醇酯柔性薄膜上負(fù)載制備了聚吡咯納米顆粒。所制備的聚吡咯納米材料的結(jié)構(gòu)和形貌等特性通過XRD、FTIR、FESEM和四探針等表征手段進(jìn)行了分析�；谑褂肧DS作為表面活性試劑所制備的聚吡咯納米顆粒的傳感器在室溫下對ppm級三乙胺表現(xiàn)出優(yōu)秀的氣敏性能。實驗結(jié)果表明,表面活性試劑的種類和用量對聚合物的聚合速度和形貌起到了至關(guān)重要的作用,進(jìn)而影響材料對三乙胺的氣敏性能。
【關(guān)鍵詞】：聚苯胺 氧化錫 聚吡咯 傳感器 p-n異質(zhì)結(jié)
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB381;O631
【目錄】：

• 摘要5-7
• abstract7-14
• 第一章 緒論14-28
• 1.1 引言14
• 1.2 導(dǎo)電高分子聚合物14-15
• 1.3 聚吡咯、聚苯胺15-16
• 1.4 聚吡咯的合成16-18
• 1.4.1 模板法16-17
• 1.4.2 種子聚合法17
• 1.4.3 界面聚合法17
• 1.4.4 快速反應(yīng)混合法17-18
• 1.4.5 電化學(xué)合成法18
• 1.5 聚吡咯的應(yīng)用18-21
• 1.5.1 在太陽能電池中的應(yīng)用19
• 1.5.2 在鋰蓄電池中的應(yīng)用19-20
• 1.5.3 在超電容器中的應(yīng)用20
• 1.5.4 在傳感器中的應(yīng)用20-21
• 1.6 聚吡咯氣敏性能的改性21-24
• 1.6.1 表面活性試劑22
• 1.6.2 貴金屬負(fù)載22-23
• 1.6.3 與金屬氧化物構(gòu)建異質(zhì)結(jié)23
• 1.6.4 質(zhì)子酸摻雜23-24
• 1.7 PET薄膜在傳感器中的應(yīng)用24-25
• 1.8 論文的研究內(nèi)容及意義25-28
• 1.8.1 研究內(nèi)容25
• 1.8.2 論文的選題意義25-28
• 第二章 實驗部分28-32
• 2.1 實驗原材料和儀器28-29
• 2.2 表征手段29-31
• 2.3 氣體敏感性能測試31-32
• 第三章 PANI-SnO_2復(fù)合物的氣敏性能與機(jī)制研究32-44
• 3.1 引言32
• 3.2 實驗方法32-33
• 3.2.1 靜電紡絲合成SnO_2納米纖維的實驗過程32-33
• 3.2.2 原位氧化還原聚合合成聚苯胺及其與SnO_2復(fù)合物的實驗過程33
• 3.3 PANI-SnO_2復(fù)合物的分析表征33-38
• 3.4 PANI-SnO_2復(fù)合物的氣敏性質(zhì)38-41
• 3.4.1 氣敏元件的靈敏度與NH_3濃度的關(guān)系38-39
• 3.4.2 SnO_2含量對氣敏元件的靈敏度的影響39-40
• 3.4.3 傳感器對不同氣體的選擇性40-41
• 3.4.4 傳感器的響應(yīng)時間41
• 3.5 PANI-SnO_2復(fù)合物對NH_3的氣敏機(jī)理41-43
• 3.6 本章總結(jié)43-44
• 第四章 表面活性試劑種類和用量對聚吡咯氣敏性能的影響44-56
• 4.1 引言44
• 4.2 原位聚合法合成聚吡咯納米材料44-45
• 4.2.1 實驗方法44-45
• 4.2.2 聚吡咯納米材料的合成機(jī)制45
• 4.3 聚吡咯的分析表征45-49
• 4.4 聚吡咯納米材料的氣敏性質(zhì)49-53
• 4.4.1 氣敏元件的靈敏度與表面活性試劑種類的關(guān)系49-51
• 4.4.2 氣敏元件的靈敏度與表面活性試劑用量的關(guān)系51-52
• 4.4.3 氣敏元件的靈敏度與被測氣體濃度的線性關(guān)系52-53
• 4.4.4 聚吡咯氣敏元件對三乙胺的選擇性53
• 4.5 PPy對TEA的氣敏機(jī)理53-54
• 4.6 本章總結(jié)54-56
• 第五章 結(jié)論56-58
• 參考文獻(xiàn)58-64
• 致謝64-66
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66-68
• 作者和導(dǎo)師筒介68-69
• 附件69-70

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