随着气体检测在环境保护、安全和健康等方面越来越受到重视,开发高性能和高效率的新型气体传感材料需求强烈且具有重要研究意义。聚离子液体(PILs)分子结构多样,可设计性强,具有丰富的吸附位点,作为气敏材料有很大潜力。另一方面,石墨烯具有突出的物理化学特性,将PILs与石墨烯复合能够有效改善石墨烯易堆叠吸附位点少的缺陷,提高材料对气体的吸附能力。基于此本文进行了以下研究:1、咪唑型聚离子液体的制备。利用不同的聚合方法使咪唑分别位于聚合物支链和主链上,并通过离子置换改变聚离子液体中阴离子种类,制备得到了六种离子液体。研究了PILs的结构、热稳定性及溶解性,结果表明PILs在200℃以内十分稳定,在支链中增加苯环结构可以使热稳定性提高。PILs可溶于部分极性溶剂,调节阴离子结构可改变PILs在极性溶剂中的溶解状态。2、PILs/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料的制备。利用高压蒸汽还原氧化石墨烯(GO)与PILs的混合物得到了PILs/rGO复合材料,研究了PILs/rGO复合材料的复合状态和结构,结果表明PILs与rGO复合良好,PILs的加入使rGO的无序度增加,并有可能造成rGO的N掺杂。3、聚离子液体的气敏特性。利用滴涂或喷涂法制备了PILs修饰的石英晶体微天平(QCM)传感电极,测试了其对常见有机气体(如乙酸、乙醇、丙酮等)的敏感特性。PILs沉积质量在200-250 ng时QCM传感电极具有较好的综合吸附性能,喷涂法制备电极可以获得更好的传感效果。PILs对羧酸具有很好的灵敏度和选择性,负载223ng的咪唑支链型PILs的QCM传感电极可检测的理论最低浓度为1.32 ppm,恢复时间小于40 s。通过改变阴离子可以调控PILs的灵敏度和选择性。结合红外分析对PILs的敏感机理进行了讨论。4、PILs/rGO复合材料的气敏特性。以叉指电极为载体测试了PILs/rGO复合材料的气敏特性,与RGO相比,PILs/rGO复合材料对乙醇、乙酸和氨气的响应提高3倍以上,而对丙酮和苯的响应增加较小。复合材料对不同浓度的乙酸和氨气都展现出一定的灵敏度,其中支链含苯环的PILs效果最佳。结合半导体和聚合物的特性对复合材料的敏感机理进行了讨论。