羥基改性導(dǎo)電聚合物有機(jī)膦毒氣敏感材料氣敏特性研究.pdf

1、20世紀(jì)化學(xué)恐怖事件的屢次發(fā)生，對民眾造成了極大的危害，因此迫切需要研制出能夠?qū)瘜W(xué)戰(zhàn)劑進(jìn)行現(xiàn)場快速檢測的傳感器，以保障民眾的安全。質(zhì)量敏感型化學(xué)傳感器因其體積小，攜帶方便，敏感度高等特點(diǎn)，近年來逐步成為化學(xué)戰(zhàn)劑檢測領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。敏感材料作為傳感器的核心，很大程度上決定了傳感器的各項(xiàng)性能。與傳統(tǒng)的無機(jī)半導(dǎo)體材料相比，導(dǎo)電聚合物材料具有價(jià)廉易得、制備工藝簡單，環(huán)境要求低等優(yōu)點(diǎn)，最重要的是導(dǎo)電聚合物氣敏材料可以沉積在各種基片上，并且可以通

2、過選擇不同的大分子鏈結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行改性，從而獲得不同的化學(xué)敏感性能，提高其對氣體響應(yīng)的靈敏度和選擇性。雖然現(xiàn)目前已經(jīng)研制出多種氫鍵酸性材料用于探測具有氫鍵堿性的神經(jīng)毒劑，但這些材料都是不導(dǎo)電的。因此，本論文首次提出將氫鍵酸性基團(tuán)引入至導(dǎo)電聚合物，重點(diǎn)研究了羥基官能團(tuán)改性導(dǎo)電聚合物的合成方法，并將聚合物材料應(yīng)用于傳感器，研究了不同聚合物材料的敏感特性和導(dǎo)電性能，其主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　 (1)根據(jù)羥基官能團(tuán)改性導(dǎo)電聚合

3、物的基本思路，首先設(shè)計(jì)了以苯胺和鄰羥基苯作為聚合物單體的聚苯胺衍生物，該聚合物應(yīng)該具有與聚苯胺相同的主鏈結(jié)構(gòu)，同時(shí)在苯環(huán)上帶有羥基官能團(tuán)。采用電化學(xué)循環(huán)伏安法，制備了聚苯胺薄膜、聚鄰羥基苯胺薄膜以及苯胺一鄰羥基苯胺共聚物薄膜。通過對循環(huán)伏安曲線的分析，證實(shí)可以通過電化學(xué)方法，使苯胺和鄰羥基苯胺發(fā)生共聚，生成的共聚物薄膜具有較好的導(dǎo)電性能；但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，電化學(xué)所提供的電流，不僅氧化了鄰羥基苯胺單體中的胺基使其發(fā)生聚合，也氧化了單體中羥基。

4、將石英晶體微天平(QuartzCrystal Microbalance，簡稱QCM)作為電化學(xué)工作電極，在器件表面直接制各以上三種聚合物薄膜，研究室溫下對DMMP氣體的敏感特性。結(jié)果表明，聚鄰羥基苯胺傳感器對DMMP幾乎沒有敏感特性，聚苯胺和共聚物傳感器對DMMP只有極小的響應(yīng)值。最后測試了幾種聚合物的導(dǎo)電性能。
　　 (2)研究表明，羥基官能團(tuán)在單體聚合時(shí)很容易被氧化，于是提出新的合成思路，即單體中引入羥基→羥基保護(hù)→單體聚合

5、→去保護(hù)，同時(shí)設(shè)計(jì)出兩步制備羥基官能團(tuán)修飾的導(dǎo)電聚噻吩衍生物——聚3，4一二羥基噻吩。該聚合物以EDOT作為單體，具有與聚噻吩相同的主鏈結(jié)構(gòu)，在噻吩環(huán)上帶有羥基官能團(tuán)。采用化學(xué)氧化法，合成了該聚合物，并用紅外光譜對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析。接著采用旋涂法制備了涂有該聚合物薄膜的QCM傳感器，測試了該傳感器在室溫下對DMMP的敏感特性。研究表明該傳感器對DMMP有較好的響應(yīng)，薄膜材料厚度和DMMP氣體濃度對傳感器敏感特性有較大的影響，薄膜越厚，氣