氢键酸性有机小分子敏感材料的合成与气敏特性测试

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二十一世纪,随着科学和军事的不断进步,世界范围内的安全防卫对快速检测手段提出了新的要求,尤其是针对化学武器中的神经毒剂的野外实时实地快速检测。化学传感器中的声表面波传感器由于具有体积小、选择性好、灵敏度高、成本低且易于集成化和智能化等优点已经成为研究热点,而决定声表面波传感器的灵敏度的高低及选择性的好坏的敏感材料更是引起广泛关注。目前研究最广泛的敏感材料是氢键酸性聚合物。本文首次提出在有机小分子中引入氢键酸性基团作为敏感材料,并进行进一步的研究;另外本文还研究一种在聚噻吩中引入羟基基团的官能团修饰方案以及性能测试。其主要内容有以下几方面:  1.设计并合成了氢键酸性有机小分子敏感材料二[3,5-双(2-羟基六氟异丙基)苯丙基]-二{(4,6,8-三[3,5-双(2-羟基六氟异丙基)]-2-萘基)甲基}硅烷(HPNMS),是以二氯硅烷、2-溴甲基萘、活化锌粉、丙烯基苯为起始原料,通过格式反应、硅氢加成、六氟异丙酮进行取代反应得到的,红外吸收光谱的结构表征说明了成功的在有机小分子中引入了氢键酸性基团。  2.研究了HPNMS-声表面波传感器对神经性毒剂模拟剂甲基膦酸二甲酯(DMMP)的气敏特性。结果表明,HPNMS-声表面波传感器具有良好的灵敏度,可重复性和选择性,在30-170ppm的浓度范围内表现出良好的线性相关性,HPNMS-SAW传感器(膜厚频偏为769k)对DMMP的响应的线性相关系数为0.9989,响应灵敏度为266Hz/ppm。传感器的响应时间和恢复时间分别随着敏感膜的厚度和DMMP的浓度增大而逐渐变短。  3.研究了聚3,4-二乙醇基噻吩-SAW传感器对神经性毒剂模拟剂甲基膦酸二甲酯(DMMP)的气敏特性。结果表明,聚3,4-二乙醇基噻吩-SAW传感器具有良好的灵敏度,可重复性和选择性,在28-145ppm范围内表现线性相关,频偏663kHz的聚3,4-二乙醇基噻吩-SAW传感器对DMMP气体的灵敏度为273.9Hz/ppm。  4.导电性能试验表明了DMMP气体吸附作用对聚3,4-二乙醇基噻吩的导电性能无明显影响。
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