静电纺丝法制备导电聚合物纳米气敏复合材料及气敏特性研究

摘要

本论文设计制备了两种导电聚合物纳米纤维复合气敏材料：聚苯胺(PANI)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚吡咯(PPy)/聚偏氟乙烯(PVdF)。采用UV-Vis、FT-IR、SEM和拉曼光谱等手段表征了纳米复合气敏材料的组成和形貌。通过静电纺丝法、溶液原位聚合和气相聚合法，成功制备了气敏元件。研究了其对于三乙胺和氨气等气体的气敏响应特性，讨论了静电纺丝参数和聚合条件等对气敏元件响应特性的影响，探讨了气敏机理。 采用静电纺丝和溶液原位聚合法，制备了PANI/PMMA纳米纤维复合气敏元件。研究了其对三乙胺蒸汽的室温响应特性，发现其对于20-500ppm的三乙胺气体响应具有高的灵敏度和好的重复性。对于500ppm三乙胺气体，灵敏度达77，且纤维直径越小，响应灵敏度越高。考察了静电纺丝沉积时间、掺杂酸种类和浓度等对复合材料气敏特性的影响，发现静电纺丝时间和掺杂酸浓度对灵敏度影响不大，而以对甲苯磺酸掺杂时，复合气敏材料响应灵敏度最大，探讨了复合材料的气敏机理。 采用静电纺丝法和气相聚合法制备了PPy/PVdF纳米纤维复合气敏元件。研究了其对于氨气的室温响应特性，发现其对于550-4400ppm的氨气响应灵敏度高，线性度好，重复性好，其响应灵敏度明显优于浸涂法制备的薄膜气敏元件。考察了静电纺丝溶液浓度，气相聚合时间及聚合温度对于复合气敏元件响应特性的影响，探讨了气敏响应机理。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1引言

1.2导电聚合物气敏材料

1.2.1聚苯胺

1.2.2聚吡咯

1.3导电聚合物纳米复合气敏材料

1.4静电纺丝及其应用

1.4.1机理

1.4.2聚合物溶液的影响

1.4.3静电纺丝参数的影响

1.4.4静电纺丝的应用

1.5结束语

第二章课题的目的意义、研究内容和创新之处

2.1课题的目的意义

2.2研究内容

2.3特色与创新

第三章实验部分

3.1原料和试剂

3.2原料和试剂的精制

3.3静电纺丝法制备纳米纤维

3.4气敏材料及气体传感器制备

3.5分析测试

3.6气体传感器的性能测试

第四章聚苯胺纳米复合气敏材料及气体传感器

4.1 PANI/PMMA纳米纤维复合材料的表征

4.2 PANI/PMMA纳米纤维复合材料的响应特性

4.3气敏机理

4.4本章小结

第五章聚吡咯纳米复合气敏材料及气体传感器

5.1PPy/PVdF纳米纤维复合材料的表征

5.2PPy/PVdF纳米纤维复合材料的响应特性

5.3气敏机理

5.4本章小结

结 论

参考文献

附录 符号说明

攻读硕士学位期间发表的论文及专利

致 谢