论文部分内容阅读
传统气敏传感器都只在较高温度下才能具有气敏性,而生活中则更需求室温下能够运作的气敏元件。聚吡咯的制备工艺简单、环境稳定性好,可以代替传统金属氧化物类传感器在室温下对NH3进行检测。采用化学氧化法,以吡咯(Py)为单体,六水三氯化铁(FeCl3·2O)为氧化剂,制备掺杂态聚吡咯(PPy)。通过改变吡咯单体浓度、氧化6H剂用量、镀膜层数、不同酸掺杂等工艺,制备系列聚吡咯气敏元件。随后通过改变聚吡咯/聚苯胺质量比,制备了系列复合材料气敏元件。通过拉曼光谱(Raman)、红外光谱(IR)对聚吡咯和聚苯胺进行了结构分析;运用扫描电镜(SEM)对聚吡咯和聚苯胺的表面形貌进行了分析;选用热重分析(TG)对聚吡咯和聚苯胺的热性能进行了分析;采用气敏元件测试仪对聚吡咯及其复合材料,进行了氨敏特性测试。研究结果表明:当吡咯单体浓度为0.1mol/L,质子酸浓度为1mol/L,镀膜层数为4层时,气敏元件具有较好的灵敏度。其中,PTSA掺杂的气敏元件灵敏度最好,达到7.694。聚吡咯气敏性随着氨气浓度下降,灵敏度也大幅度下降。在低浓度氨气(5ppm)下,除了DBSA掺杂的气敏元件,其它均存在气敏性。综上,经酸掺杂的聚吡咯有具有较好的气敏性和环境稳定性,适用于做气敏元件。聚吡咯聚苯胺复合材料气敏性随着氨气浓度下降亦下降明显,但在低浓度下(5ppm)对氨气仍具有气敏性。随着复合材料中聚吡咯含量的增大,气敏材料的初始灵敏度有所下降,但综合性能有所提高;当m(PPy):m(PANI)=0.6时,所制得的气敏元件综合性能最好,灵敏度为13.957。经过20天测试后,灵敏度仍能保持在7.896,是理想的气敏元件。