论文部分内容阅读
本论文的主要工作是对硫化氢气体传感器做基础探索研究。硫化氢是一种具有臭鸡蛋气味的腐蚀性气体,有剧毒可爆炸,且广泛存在,是大气污染物之一。因此对硫化氢气体的检测在生产和生活中都具有十分重要的意义。基于现阶段对硫化氢气体传感器的理论和实验研究成果,本论文制备了基于不同敏感材料的不同类型的硫化氢气体传感器,并在常温下对其敏感性能进行了测试,主要研究工作如下:1、研究了基于质量型器件QCM的硫化氢气体传感器。先选用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)做敏感材料,采用气喷工艺将其沉积成薄膜,并且对不同的PVP沉积量(0.1ml,0.2ml,0.3ml)作了对比实验。结果得出,PVP对硫化氢气体的响应,除了响应时间和恢复时间比较长、稳定性欠缺以外,线性度和选择性都很好,而且0.2ml的PVP对所测试的硫化氢气体响应最佳。形貌表征显示,薄膜的表面不平整,增加了对气体吸附的表面积。而对PVP薄膜做进一步掺杂的PVP/MWCNTs薄膜,测试结果得出敏感特性未能达到提升。在QCM器件上还尝试了DPPD材料,但它对硫化氢的响应完全无恢复。2、研究了基于平面叉指电极的电阻型的硫化氢气体传感器。测试并分析了单独的MWCNTs在平面叉指电极上对硫化氢的敏感特性。测试结果得出,响应较大,线性度较高,但是重复性、选择性和稳定性都较差,需要进一步的掺杂改善。而MWCNTs薄膜的形貌整体比较均匀,但有小范围相互缠绕团聚,不利于解吸附。3、研究了基于PVP/MWCNTs和聚乙烯醇/MWCNTs两种复合膜的电阻型硫化氢气体传感器。PVP/MWCNTs薄膜表现出对硫化氢很好的敏感特性,虽然响应比MWCNTs的响应小,但响应和恢复比较快速,且重复性、选择性和稳定性都很好,较单独的MWCNTs的敏感特性有了很大的改善,唯一的缺陷是高浓度时出现了饱和现象,且PVP溶液的浓度对响应基本无影响。薄膜形貌显示,MWCNTs嵌在PVP中,混合比较均匀。而聚乙烯醇/MWCNTs薄膜的响应比较小,还有严重的基线下漂问题,其重复性、选择性和稳定性都较差,尤其是11天后薄膜的响应特性发生了很大的改变,因此它并不适合做敏感材料。最后,尝试了两种新材料PECH和EC,它们分别与MWCNTs的分层膜的响应基本无恢复。