本文關鍵詞：導電聚合物聚苯胺、聚吡咯的氣敏性能和機制研究

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【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成,這一類傳感器普遍存在操作溫度高的缺陷,因此基于導電聚合物的氣體傳感器應運而生。本論文旨在研究以導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制的探討。通過快速簡易的原位化學氧化聚合法,在極低的單體濃度下,制備了基于PANI和SnO2復合物的p-n異質結,并將其負載在柔性的PET薄膜上構成靈敏的NH3傳感器,并使用不同的分析方法對復合物的形貌、結構和熱穩(wěn)定性等性能進行了表征。相較于相關文獻報道的類似傳感器,本論文中制備的復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,結構簡單和便于攜帶的性能。復合物提高的氣敏性能主要歸功于PANI與SnO2間的協(xié)同作用以及在復合物界面上p-n異質結的形成。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載制備了聚吡咯納米顆粒。所制備的聚吡咯納米材料的結構和形貌等特性通過XRD、FTIR、FESEM和四探針等表征手段進行了分析�；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重要的作用,進而影響材料對三乙胺的氣敏性能。
【關鍵詞】：聚苯胺 氧化錫 聚吡咯 傳感器 p-n異質結
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 快速反應混合法17-18
• 1.4.5 電化學合成法18
• 1.5 聚吡咯的應用18-21
• 1.5.1 在太陽能電池中的應用19
• 1.5.2 在鋰蓄電池中的應用19-20
• 1.5.3 在超電容器中的應用20
• 1.5.4 在傳感器中的應用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 貴金屬負載22-23
• 1.6.3 與金屬氧化物構建異質結23
• 1.6.4 質子酸摻雜23-24
• 1.7 PET薄膜在傳感器中的應用24-25
• 1.8 論文的研究內容及意義25-28
• 1.8.1 研究內容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復合物的氣敏性能與機制研究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復合物的實驗過程33
• 3.3 PANI-SnO_2復合物的分析表征33-38
• 3.4 PANI-SnO_2復合物的氣敏性質38-41
• 3.4.1 氣敏元件的靈敏度與NH_3濃度的關系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 傳感器的響應時間41
• 3.5 PANI-SnO_2復合物對NH_3的氣敏機理41-43
• 3.6 本章總結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49-53
• 4.4.1 氣敏元件的靈敏度與表面活性試劑種類的關系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的氣敏機理53-54
• 4.6 本章總結54-56
• 第五章 結論56-58
• 參考文獻58-64
• 致謝64-66
• 研究成果及發(fā)表的學術論文66-68
• 作者和導師筒介68-69
• 附件69-70

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