聚苯胺/碳纳米管及异质结构米复合材料合成与气敏特性研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shenbin880109
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
随着对自身健康的重视和对生态环境的关注日益加深,人们对环境中有毒有害气体的监测控制提出了更高的要求。新型气敏材料的开发应用就越来越受到重视,成为气体传感器的主体。纳米材料由于其特殊的结构和性质受到了广泛关注,同时大量研究发现纳米材料在传感器中有潜在的应用。正是在这样的启发下,本文做了如下两个方面的工作: (1)本文采用相对简单和低成本的方法制备了聚苯胺(PANI)包裹MWNTs纳米复合材料传感器,在此基础上首次对该纳米复合材料的气敏性能进行了研究,并系统考察了不同厚度PANI包裹层对气敏性的影响。碳纳米管做为传感器材料存在一些如灵敏度低,选择差,以及恢复时间长等缺点。为了提高碳纳米管的气敏性能,我们用简单的原位聚合法对MWNTs进行了包裹修饰,得到PANI包裹的多壁碳纳米管复合材料。对复合材料的形貌表征表明PANI均匀包裹在碳纳米管表面形成膜,且膜的厚度可以通过调结苯胺单体的量来控制。气敏测试结果表明该复合材料对NH3有高的灵敏度和好的重现性,并对浓度在0.2-15ppm范围内的NH3呈线性响应。分别和纯的碳纳米管以及纯的聚苯胺相比,纳米复合材料对NH3的灵敏度有了显著的提高,而且相应的响应时间也明显缩短。另一方面,为了得到气敏性相对更好的材料,我们也系统研究了不同厚度PANI包裹层对复合材料气敏性能的影响。 (2)通过对纳米空心球材料气敏性能的改进,我们得到了一种新型的、具有高气敏性能的纳米复合材料-CuO掺杂的SnO2纳米空心球材料。目前研究表明SnO2纳米空心球材料是一种有前途的传感器材料。但其对很多气体都有响应,选择性差,这在某种程度上限制了该材料的应用。为了提高该材料的气敏选择性,我们尝试对其进行氧化物掺杂改进。首先采用相对更为简单的方法合成SnO2纳米空心球材料,然后通过在铜的前驱体溶液中的浸润,最后煅烧得到了CuO掺杂的SnO2纳米空心球材料,研究进一步对其结构和气敏性进行了考察。气敏测试发现:CuO掺杂的SnO2纳米空心球材料在35℃的低温下对10 ppm H2S灵敏度达到了5.6×106,并对ppb级的H2S气体有一定的响应。相比纯的SnO2纳米空心球材料,经CuO掺杂后的复合材料对H2S气体的选择性和灵敏度显著提高。实验结果同时表明该纳米复合材料在痕量H2S气体的监测中有潜在应用。CuO掺杂的SnO2纳米空心球材料优异的气敏性能归因于p-n结的形成以及空心球结构的存在。本研究进一步证明具有空心球结构的纳米材料是一种有前途的传感器材料。
其他文献
今年1月24日,著名的数学家、计算机科学和人工智能领域的先驱者、麻省理工学院媒体实验室名誉教授马文·明斯基,因脑溢血在波士顿去世,享年88岁。  明斯基是美国科学院和美国工程院院士,曾出任美国人工智能学会的第三任主席。他不仅是一位科学家,更是一位科学思想家,其思想的深度与原创性有时远在许多人的理解范围之外,在其科学生涯早期也受到质疑并引起争议。但随着时间的推移,马文·明斯基的思想逐渐得到认可并开始
离子液体一般是指由单一正、负离子组成,室温或接近室温为液体的化合物。其优点很多,例如难燃烧,难挥发等,其缺点是大部分离子液体粘度较高。   本论文设计合成了一系列含醚基
由单层碳原子构成的具有理想二维结构的石墨烯纳米片,具有非常独特的结构和优异性能,自发现已来就引起了全世界科研工作者的广泛关注。石墨烯具有极大的比表面积,非常适合作不同形貌的纳米材料载体,其极好的电导率可以提高复合材料的导电性能,使复合材料的不同组分充分发挥各自的优势,实现各个材料间的协同效应,弥补单一材料无法满足各方面性能需求的缺点。目前有多种合成石墨烯复合材料的方法,其中电化学方法具有成本低、操
聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)技术是现代分子生物学核心技术之一。研究优化PCR反应的方法具有重要的意义。PCR可使目的DNA分子的合成量呈指数增长,因此很
随着生活水平的提高,人们对生活环境的要求也越来越高。然而,微生物无处不在,其中有害细菌、真菌和病毒的传播严重威胁着人类的健康。在这种形势下,如何有效地抑制有害微生物