基于導(dǎo)電聚吡咯和多孔陶瓷基底的氨氣氣體傳感器的研制與應(yīng)用.pdf

1、氣體傳感器在工業(yè)、家庭、醫(yī)療等市場(chǎng)上正迅速發(fā)展。本論文從傳感器的氣敏材料制備和氨氣敏感性能這兩方面開(kāi)展研究工作，包括氣敏材料和基底的種類選擇、合成制備、分析表征、氨氣敏感特性和氣敏機(jī)理的探討等研究?jī)?nèi)容。
　　首先，采用化學(xué)聚合法制備聚吡咯，討論了反應(yīng)條件對(duì)聚吡咯電導(dǎo)率的影響，并對(duì)制得的聚吡咯進(jìn)行TG-DTA、FTIR、XRD和SEM分析。論文探討得到采用Py/APS/DBSNa/p-NPh=3.75/1.25/0.15/0.3的制

2、備配方，聚合時(shí)間為4h，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)溫度為0℃的制備條件所制得的PPy電導(dǎo)率最高;不同反應(yīng)溶劑制得的聚吡咯微觀形貌差別很大，但從紅外光譜和XRD分析可知，其結(jié)構(gòu)組成并沒(méi)有受到較大影響。在系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了聚吡咯導(dǎo)電模型，對(duì)其導(dǎo)電機(jī)理進(jìn)行了初步討論。
　　其次，用化學(xué)聚合法在以氧化硅和硅酸鎂不同材料不同形狀的基體上制備聚吡咯傳感元件，并對(duì)其氨氣敏感行為進(jìn)行測(cè)試。分別得到六方狀二氧化硅基底的響應(yīng)擬合曲線y=-1.69*e

3、xp（-x/136.81）+2.56,R2=0.968，圓柱狀二氧化硅基底的響應(yīng)擬合曲線y=1.40+4.37×10-3x，R2=0.984，測(cè)試范圍均為30-400ppm。對(duì)于硅酸鎂平板基底，實(shí)驗(yàn)得知添加30％造孔劑淀粉后的基底對(duì)氨氣的響應(yīng)相比于純Mg2SiO4基底提高約兩倍。氣敏元件在高溫工作環(huán)境下有相對(duì)較高的靈敏度，且重復(fù)性良好。
　　同時(shí)，論文通過(guò)在聚吡咯中添加SnO2制備PPy/SnO2復(fù)合材料來(lái)提高聚合物傳感器的性能并

4、對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)得知，SnO2添加量為0.5g時(shí)，制得的PPy/SnO2復(fù)合材料對(duì)氨氣有較高的靈敏度。PPy/SnO2作為氣敏材料有利于縮短傳感元件的響應(yīng)時(shí)間，Mg2SiO4基底響應(yīng)時(shí)間亦短于SiO2基底。傳感元件時(shí)間穩(wěn)定性良好，在120天后仍保留有最初響應(yīng)的80％。論文也討論了SnO2的氣敏機(jī)理以及復(fù)合材料對(duì)氨氣敏感性和響應(yīng)時(shí)間的影響。
　　最后，為了使傳感器結(jié)構(gòu)更加集成化和應(yīng)用更加便攜式，本論文實(shí)驗(yàn)中整合電源、傳感元件