氧化锌为模板制备导电高分子聚合物及其气敏性能研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:sm2998
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随着现代工业的迅速发展,我们在拥有巨大财富的同时也在承受着日益严重的环境污染,有毒有害气体的排放对人们的身体健康和生存环境和都造成了巨大威胁。因此,开发可以对这些有毒有害气体进行迅速、有效检测的气敏材料尤为重要。此外,随着科学技术的发展和生活水平的提高,人们对气敏材料的要求不仅仅是响应敏感,同样提出了室温检测、响应迅速、具有应用价值等更高要求。高分子导电聚合物具有重量轻、柔性、合成简易、环境稳定性、低成本等特点,是应用在气敏传感器很有前途的敏感材料之一。本论文旨在研究以高分子导电聚合物为基础的柔性气敏元件的制备和气敏性能。具体的工作和内容如下:1、利用氧化锌微球为牺牲性模板,以柔性的PET薄膜作为基底,在聚苯胺的聚合过程中同时发生刻蚀-生长反应,因而在不需要对模板进行后处理的情况下得到了负载在PET膜上具有分级结构聚苯胺微球。与未使用模板法得到的聚苯胺纳米颗粒相比,氧化锌微球作为牺牲性模板合成出的分级结构聚苯胺微球展现出了优异的氨敏性能,它在室温下对100 ppm氨气的灵敏度为157,是聚苯胺纳米颗粒的18倍且检测下限低至300ppbNH3。我们将提高对于氨气灵敏度的原因归于更好的形貌、更高的结晶度更大的质子化程度。这一研究提供了一个新颖并且低成本的方法用于合成分级结构聚苯胺微球,同时也为发展便携、可穿戴、柔性的光电器件提供了可能性。2、利用氧化锌纳米棒作为形貌导向的牺牲性模板成功合成了棒状聚吡咯,并将它负载在具有柔性的PET基质上制成气体传感器。该传感器在室温下对10 ppm的N02的灵敏度达到13,是未使用模板所制备的聚吡咯纳米颗粒的5倍。此外,基于PET薄膜的棒状聚吡咯传感器不仅对其他还原性气体有很好的选择性,同时具有较低的检测极限。我们通过对SEM、XRD、XPS等表征的分析提出于解释材料对于NO2的灵敏度提高的原因。该方法对于其他导电聚合物便携式电子设备的制备以及室温下空气污染的实时监测具有指导意义。
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