碳纳米管复合材料的制备以及氨气气敏性质检测

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:curarchy
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
碳纳米管作为一种理想的一维纳米材料,具有较大的比表面积、中空结构和独特的电学性质,这些都为其在传感器特别是气体检测方面提供了广阔的应用前景。目前已有几种方法被发展用来对碳纳米管进行功能化处理,包括共价和非共价化学功能化,而且研究结果显示功能化的碳纳米管作为气体传感器具有更好的气敏响应性能。本论文主要是通过在碳纳米管的表面修饰聚苯胺和金纳米粒子制备纳米复合材料并进而检测其对氨气的气敏性质,同时对氨气气敏响应机理进行了进一步的研究与讨论。 首先,将碳纳米管在硝酸溶液中进行回流来使其纯化,这会使得在碳纳米管的缺陷部分生成羧基并提高碳纳米管在1MHC1溶液中的溶解度。傅立叶转换红外光谱(FT-IR)分析结果显示,在1720cm-1处出现了羧基伸缩振动的特征吸收峰,证明了在碳纳米管的管壁和端口处有羧基基团生成。然后,凭借碳纳米管和苯胺单体之间存在的π-π*电子相互作用以及碳纳米管上羧基和苯胺单体中氨基之间的氢键作用力,使得苯胺单体被吸附在碳纳米管表面并发生原位聚合,从而成功的合成了PANI/MWNT复合材料和Au/PANI/MWNT纳米复合材料。SEM、TEM分析结果显示这两种复合材料都是管状核壳结构,碳纳米管作为核,聚苯胺均匀的覆盖在碳纳米管表面形成壳,同时在Au/PANI/MWNT纳米复合材料中还可见有金纳米粒子分散于聚苯胺层中。此外,实验过程中还采用了FT-IR、Raman、XRD和XPS等分析表征手段对材料进行了详细的分析研究。 随后,将这两种复合材料分别沉积于金电极表面进一步制成传感器来检测其对氨气的气敏特性,结果显示这两种纳米复合材料对于氨气都有很强的响应,且与未功能化的碳纳米管相比,响应的灵敏度更高。但是实验中也发现,Au/PANI/MWNT纳米复合材料较之PANI/MWNT复合材料来说,表现出了更好的重复性,因此当金纳米粒子掺杂在内时,可以在一定程度上提高传感器的气敏性能。同时,实验显示基于Au/PANI/MWNT纳米复合材料的氨气传感器还具有很好的稳定性,长时间放置之后,对氨气仍然具有很好的响应效果。 最后,对这两种复合材料的气敏响应机理进行了研究与讨论,认为气敏响应的机理主要源于聚苯胺的质子化/去质子化现象。在导电状态下,聚苯胺是具有N+-H吸附空位的P型半导体,在气敏性质的检测过程中,氨气所引起的质子化/去质子化现象使得聚苯胺在高导电率的盐式中间氧化态和低导电率的碱式中间氧化态之间相互转化,聚苯胺的电阻发生变化,从而表现为这两种复合材料的氨气气敏性质。
其他文献
近年来利用昆虫本身生理生化特性和行为学特点作为害虫防治的新技术日益受到重视,性信息素的研究尤为突出,而利用手性助剂合成具有光学活性的信息素是近年来最常用的方法。黄
请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Please download to view, this article does not support online access to view profile.
期刊
本论文由两章组成: 第一章描述了新型的含吡唑基的N,N-螯合配体及其铝络合物的合成和表征。1-[(o-MeC6H4)N=C(Ph)CH2]-3,5-Me2C3HN2(1.60a)和1-[(o-PriOC6H4)N=C-(Ph)CH2]-3
张大千致山田喜美子信札北京保利2015秋拍成交价:RMB 172,500尺寸:24.3cm×33.3cm释文:山田喜美子样:别来匆匆,遂逾四月,想念之劳,无时或释。每展丽容,便觉脂香鬓影,坐我不忍
1.我们党解放思想、实事求是的思想路线是怎样形成的?思想路线问题是指人们在认识世界和改造世界的过程中以什么样的世界观、方法论作指导的问题。一个政党有什么样的思想路
采用水热法,以Cu~(II)、Ni~(II)、Co~(II)、V~V等过渡金属为中心离子,以顺/反丁烯二酸和含N-H杂环有机分子(1-(4-氯苯)哌嗪、3,5-二甲基吡唑和吡唑)为前驱配体,设计合成了7种含新型L配体的配聚物;基于吡啶基,设计合成了2种Cu~(II)-Cd/Zn和2种V~V-Co/Ni杂核配聚物;以唑类和芳香羧酸作混合配体设计合成了2种Co~(II)配聚物,2种Cu~(II)配合物
二茂铁衍生物因其独特的结构具有独特的性质和十分广泛的应用,二茂铁衍生物的开发应用方兴未艾,具有十分广阔的前景。本文研究了酰基二茂铁和烷基二茂铁化的合成方法,并将研
网络反腐作为“网络问责”、“网络问政”的新形式,以其独有的运行模式在反腐倡廉领域中日益凸显出其旺盛的生命力,被越来越多的人所接受,成为我国反腐的一个有效渠道。在网
江泽民2000年2月在广东省高州市领导干部“三讲”教育会议上的讲话中,有一段关于党风廉政建设的深刻论述: “开展党风廉政建设,教育与管理、德治与法治,必须双管齐下。教育
近日,著名画家张复兴《自然颂歌》山水画展在刘海粟美术馆举办,展出的50余幅作品,选自画家十多年来精心创作的百幅大型山水组画,集中展示了张复兴追求创新的艺术历程。这是张复兴