有機(jī)復(fù)合膜與傳感器的室溫氣敏性研究.pdf

1、氣敏材料與傳感器己廣泛用于電子鼻、電子舌等仿生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在食品工業(yè)、環(huán)保檢測(cè)、反恐、防恐、毒品檢測(cè)、人類、動(dòng)物一些疾病的早期預(yù)測(cè)和適時(shí)在線監(jiān)控等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。研究高靈敏度、快速響應(yīng)、重現(xiàn)性良好和室溫可逆的有機(jī)薄膜傳感器。同時(shí)，通過材料-工藝-器件性能的相關(guān)性研究，探討有機(jī)膜的氣敏規(guī)律性，用于指導(dǎo)新材料的設(shè)計(jì)和開發(fā)。對(duì)該領(lǐng)域的深入研究開發(fā)和材料與器件的推廣應(yīng)用具有重要的意義。 本文概述了有機(jī)氣敏材料的研究進(jìn)展，分析了影

2、響氣敏性的主要因素及改進(jìn)措施。針對(duì)這些問題，從敏感材料和制備工藝入手，探討了如何改善這些性能的有效途徑。 研究了酞菁薄膜-非氧化性氣體這一弱相互作用體系，比較了全氟代酞菁化合物對(duì)室溫氣敏性的影響。結(jié)果表明，氟取代明顯改善了ZnPc對(duì)系列還原性氣體(氨、三甲基胺、甲基胺和三乙基胺)的敏感性和選擇性，對(duì)部分氣體大幅度提高了其響應(yīng)速度和靈敏度。其靈敏度可提高2-3個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)卟啉類化合物及其全氟代衍生物電響應(yīng)敏感性的考察結(jié)果表明，氟代

3、顯著改善了卟啉鋅對(duì)氨的敏感性，響應(yīng)速度提高了30倍以上。 為進(jìn)一步提高有機(jī)薄膜的靈敏度和響應(yīng)速度，對(duì)導(dǎo)電性聚合物進(jìn)行了相應(yīng)研究?；趯?dǎo)電聚合物的電導(dǎo)強(qiáng)烈依賴于摻雜和去摻雜，采用原位制備、自摻雜等方式，獲得了快速響應(yīng)、高靈敏的有機(jī)薄膜。其靈敏度和響應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于采用傳統(tǒng)的旋涂方式獲得的相應(yīng)薄膜，其靈敏度提高了3-4個(gè)數(shù)量級(jí)。為進(jìn)一步完善旋涂工藝，通過添加少量聚電解質(zhì)誘導(dǎo)的方式，在保持較高敏感性和快速響應(yīng)的前提下，改善了其成膜工藝。

4、 通過添加少量的三氟化硼乙醚，利用分子間的相互作用降低噻吩的氧化電位，在叉指碳電極上室溫下原位制備了聚噻吩復(fù)合膜。該薄膜對(duì)氨顯示出較好的室溫敏感性和重現(xiàn)性。250s即達(dá)到3個(gè)數(shù)量級(jí)的變化。為改善有機(jī)敏感膜的熱穩(wěn)定性，并期望獲得具有協(xié)同效應(yīng)或互補(bǔ)行為的新一類復(fù)合材料?？紤]到分子篩的吸附特性和用作催化劑載體的特點(diǎn)，對(duì)部分有機(jī)-無機(jī)雜化體系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，盡管有機(jī)薄膜的熱穩(wěn)定性有所改善，大部分體系的敏感性有所降低，但通過調(diào)控分子