碳納米管是具有特殊結(jié)構(gòu)（管狀、長(zhǎng)徑比大）的一維量子材料，具有優(yōu)異的電學(xué)、濕敏等特性，廣泛應(yīng)用在眾多領(lǐng)域，但其在聚合物體系中分散性很差。氧化石墨烯（GO）是以碳原子緊密堆積形成二維蜂窩狀點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，具有良好的分散性和親水性，其導(dǎo)電性卻欠佳。若將兩種材料有效地復(fù)合，可以制備出分散性、導(dǎo)電性良好的濕敏材料。本論文主要研究了化學(xué)修飾的多壁碳納米管（o-MWCNTs）與氧化石墨烯（GO）復(fù)合材料的制備與表征，及其在濕度傳感器中的應(yīng)用。根據(jù)“納微米結(jié)構(gòu)”和“復(fù)合”的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，利用溶液共混法制備出o-MWCNTs/GO/RTV復(fù)合薄膜，并借助于紅外吸收光譜（FT-IR）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）和X射線衍射儀（XRD）等分析手段分別對(duì)化學(xué)修飾的MWCNTs、GO及o-MWCNTs/GO復(fù)合材料進(jìn)行表征，并對(duì)所制備的不同種類的復(fù)合薄膜進(jìn)行了濕敏特性測(cè)試，同時(shí)對(duì)基于o-MWCNTs/GO/RTV的復(fù)合薄膜的濕敏機(jī)理進(jìn)行了探討。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：利用混酸化學(xué)修飾碳納米管，碳納米管端口打開，側(cè)壁和開端處產(chǎn)生羧基和羥基等官能團(tuán)，有利于水分子的吸附，同時(shí)也有利于與GO表面的基團(tuán)作用，形成三維... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁(yè)數(shù)】：51 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

碳納米管結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1-2 氧化石墨烯結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1-2 The diagrammatic sketch of graphene oxide structure化石墨烯的制備方法石墨烯的化學(xué)制備方法很多，如 Brodie 法[13]，Staudenmaies 法[15]等。其中以 Hummers 法應(yīng)用較為廣泛。Hummers 法采用鈉和高錳酸鉀作氧化劑。言之，氧化石墨烯制備機(jī)理是石墨與濃硫酸、硝酸鈉和高錳酸氧化作用下石墨層內(nèi)π鍵斷裂，這是由于石墨片層間被引入的形成 C-O 鍵所致，這也形成了多種含氧基團(tuán)，這些基團(tuán)結(jié)合石子，從而減弱石墨層間的范德華力，增大石墨層間距，再加以化石墨烯。但 Hummers 法氧化過(guò)程中會(huì)釋放出氮氧化物，這些成一定程度的污染。避免污染情況，Daniela C. Marcano[16]等對(duì) Hummers 方法進(jìn)行墨，采用濃硫酸和磷酸的混合酸氧化，再利用高錳酸鉀氧化超烯。

Fig. 2-1 The flow path of sample preparation2.2.4 濕敏元件的制作濕敏元件(如圖2-2)的具體制作如下：圖 2-2 濕敏元件結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 2-2 The sketch of humidity sensor structure(1)電極清洗 選用以 Al2O3陶瓷襯底(10mm×8mm×0.5mm)，其上絲網(wǎng)印刷 Au的叉指電極。將叉指電極置于無(wú)水乙醇中超聲清洗10min，再將叉指電極置于去離子水中超聲清洗10 min，干燥待用。(2)敏感膜涂覆 使用滴管吸取一定量 o-MWCNTs/GO/RTV 復(fù)合薄膜的漿料，混合溶液RTVo-MWCNTs/GO/RTV混合溶液含四氫呋喃的復(fù)合薄膜o-MWCNTs/GO/RTV 復(fù)合薄膜超聲超聲 1h正硅酸乙酯二月桂酸二丁基錫旋涂鋪膜叉指電極室溫蒸發(fā)o-MWCNTs

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]新型碳納米材料——石墨烯及其衍生物在生物傳感器中的應(yīng)用[J]. 李晶,楊曉英.  化學(xué)進(jìn)展. 2013(Z1)
[2]高分子電阻型濕敏元件復(fù)阻抗的測(cè)量[J]. 李桂芬,顧萬(wàn)里,王大美,李寶華.  吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版). 2013(02)
[3]基于多壁碳納米管的結(jié)露型濕度傳感器的研究[J]. 姜帆,江凱,于博,費(fèi)騰,張彤.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2013(03)
[4]濕度傳感器特性分類及發(fā)展趨勢(shì)的分析研究[J]. 烏海榮.  科技信息. 2012(23)
[5]不同測(cè)試電壓下多壁碳納米管濕度傳感器的穩(wěn)定性(英文)[J]. 趙振剛,陳偉平,劉曉為,李拓,王鑫.  納米技術(shù)與精密工程. 2012(03)
[6]多壁碳納米管/硅橡膠復(fù)合材料的濕度敏感特性[J]. 廉超,黃英,高峰,劉平,張玉剛.  功能材料. 2012(06)
[7]PAPy/MWNTs復(fù)合材料的制備及其導(dǎo)電性能研究[J]. 鄭玉嬰,王攀,李寶銘.  功能材料. 2012(04)
[8]導(dǎo)電硅橡膠復(fù)合材料壓縮敏感性研究[J]. 廖波,周國(guó)慶,萬(wàn)騰飛,商曉.  功能材料. 2012(02)
[9]炭黑填充導(dǎo)電橡膠的溫度傳感器靈敏系數(shù)[J]. 黃英,劉平,廉超,劉秀梅,蔣紅生.  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2012(03)
[10]石墨烯非共價(jià)鍵功能化及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 范彥如,趙宗彬,萬(wàn)武波,周泉,胡涵,邱介山.  化工進(jìn)展. 2011(07)



本文編號(hào)：2993926