基于沸石分子篩-聚苯胺復(fù)合薄膜的濕敏傳感器研究.pdf

1、近年來(lái)，聚苯胺成為研究最熱門的高分子材料之一，它擁有高的靈敏度，優(yōu)良的環(huán)境穩(wěn)定性，低的成本和在室溫下工作等優(yōu)良性能。聚苯胺吸附H2O時(shí)，體積會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)在不同的濕度環(huán)境下，聚苯胺的電導(dǎo)率也會(huì)發(fā)生變化。利用這些特性，聚苯胺可以應(yīng)用到濕敏傳感器領(lǐng)域。沸石分子篩具有較大的比表面積，較強(qiáng)的離子交換能力，以及可以優(yōu)先吸附一些極性氣體如:NH3、 H2O、H2S等性質(zhì)，因此分子篩可以在濕敏傳感器中作為一種復(fù)合材料改善傳感器的性質(zhì)。綜上所述，將分

2、子篩與聚苯胺兩種材料按照比例復(fù)合，可以制備出性質(zhì)優(yōu)良的傳感器。
　　本文對(duì)沸石分子篩的合成、復(fù)合薄膜的濕敏性能以及分子篩對(duì)復(fù)合薄膜濕度傳感器濕敏性能的改善機(jī)理等有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)性的分析和研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　本文研究了目前沸石分子篩的合成方法，比較了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，分析了反應(yīng)物的組成和配比、結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的量、硅鋁比、酸堿度、晶化溫度和晶化時(shí)間對(duì)水熱合成分子篩的影響。利用水熱合成，加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的方法合成了A型沸石分

3、子篩。
　　制備了不同復(fù)合比例的聚苯胺/分子篩復(fù)合薄膜和聚苯胺薄膜叉指電極濕度傳感器。研究了不同復(fù)合比例傳感器的輸出隨濕度變化的特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與純聚苯胺薄膜傳感器相比，復(fù)合薄膜傳感器的感濕曲線有著更好的靈敏度和對(duì)數(shù)關(guān)系，并且復(fù)合比例在15∶1時(shí)，傳感器的靈敏度和感濕曲線對(duì)數(shù)關(guān)系最好。同時(shí)對(duì)復(fù)合薄膜傳感器的濕滯特性、響應(yīng)及恢復(fù)特性、重復(fù)性、穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。傳感器具有較好的重復(fù)性和短期穩(wěn)定性，響應(yīng)時(shí)間8s，恢復(fù)時(shí)間22s，濕滯

4、為5％RH。分析了分子篩作為復(fù)合材料改善聚苯胺薄膜傳感器性能的機(jī)理。
　　由于叉指電極濕度傳感器表面的敏感薄膜存在著電極反應(yīng)，導(dǎo)致傳感器的穩(wěn)定性較差。而硅橋傳感器具備線性度好，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，功耗低的優(yōu)點(diǎn)。因此我們制備了不同復(fù)合比例的聚苯胺/分子篩復(fù)合薄膜和聚苯胺薄膜硅橋濕敏傳感器。研究了硅橋傳感器的濕敏特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合材料硅橋傳感器的最佳復(fù)合比例為10∶1。硅橋濕度傳器具有較好的線性度，重復(fù)性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，濕滯為3％RH，