聚苯胺復合薄膜氣體傳感器的制備及特性研究.pdf

1、氣體傳感器是一類重要的化學傳感器，在航空航天、石油化工、環(huán)境及食品等領域有著廣泛的應用。氣敏材料是氣體傳感器的核心，與傳統(tǒng)的TiO2、SnO2、ZnO等無機半導體材料相比，高分子氣敏材料聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等具有價廉易得、制備簡單的優(yōu)點，最重要的是它可以在室溫下使用，從而拓展了氣體傳感器的應用范圍。而相對于其他共扼高分子體系，聚苯胺由于獨特的摻雜機制、良好的導電性、優(yōu)良的環(huán)境穩(wěn)定性等優(yōu)點而成為最具有應用前景的導電高分子材料之一。然而單

2、一的聚苯胺分子間相互作用力大，幾乎不溶不熔，加工性能和機械性能差，使得很多實際應用無法實現(xiàn)。而聚苯胺與納米粒子復合的復合材料既能發(fā)揮納米粒子自身的小尺寸效應、表面效應和量子效應而且兼有高分子材料本身的優(yōu)點使得它們在光、電、磁、敏感等方面呈現(xiàn)出常規(guī)材料不具備的特性，故而得到廣泛的研究。針對以上問題，本文主要研究了以幾個部分：
　　(1)采用靜電力自組裝和化學氧化聚合相結合的方法，以苯胺為單體，過硫酸銨為氧化劑，在酸性介質中分別制備了

3、PANI/TiO2復合薄膜和PANI薄膜，對其進行了表征分析和氣敏特性的研究。結果表明，PANI/TiO2復合薄膜傳感器在對NH3靈敏度、響應—恢復時間和重復性等方面均優(yōu)于PANI薄膜傳感器。接著研究了質子酸摻雜劑對PANI/TiO2氨敏特性的影響。分別用HCl和PTSA作為質子酸摻雜劑，制備了HCl和PTSA摻雜的PANI/TiO2復合薄膜，分別對其進行了表征分析和氨敏特性的研究。結果表明，HCl摻雜比PTSA摻雜復合薄膜傳感器有更高

4、的靈敏度和更短的響應—恢復時間，而兩者的重復性均較為理想，但穩(wěn)定性很差，因而在此基礎上，又研究了聚合溫度對PANI/TiO2復合薄膜傳感器氨敏特性的影響，結果表明10℃下制備的復合薄膜傳感器的靈敏度最高，響應—恢復時間最短。
　　(2)選用另外一種常見的無機半導體SnO2納米顆粒作為摻雜劑，相同的實驗條件下分別制備了不加入表面活性劑TTAB和加入TTAB的PANI/SnO2復合薄膜傳感器，通過對薄膜表征分析和氣敏特性的研究可知，表