新型敏感材料的設(shè)計合成及其在環(huán)保方向的應用研究.pdf

1、傳感器是指能夠感受被測信息并將其按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電信號或其它形式信息輸出的檢測裝置，已被廣泛應用到工業(yè)自動化、醫(yī)療診斷、農(nóng)業(yè)、航天等與人類生活和發(fā)展密切相關(guān)的領(lǐng)域中。按照功能可將傳感器分為:光敏、氣敏、濕敏、力敏、聲敏等類型。其中氣敏傳感器的敏感材料主要是金屬氧化物半導體，具有易于設(shè)計、成本低、檢測快速等優(yōu)點，但選擇性差，需要進一步對敏感材料優(yōu)化;濕敏傳感器主要敏感材料為有機聚合物類，具有導電性好、結(jié)構(gòu)多樣、可用于室溫測量等優(yōu)點，但長期

2、穩(wěn)定性差，同樣需對其性能進行優(yōu)化。材料復合是經(jīng)有效改善敏感材料性能的重要方法，因此研究復合敏感材料以提高傳感器的氣敏、濕敏性能具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文分別針對氣敏及濕敏領(lǐng)域的敏感材料存在的問題，制備了兩類復合材料，即復合金屬氧化物ZnO/CuO/Al2O3的氯代烴氣敏材料及CdS/PANI有機無機復合濕敏材料。在氣敏體系中采用共沉淀法合成了鋅銅鋁氫氧化物前驅(qū)體，在不同溫度下焙燒形成復合金屬氧化物ZnO/CuO/Al2O3，研

3、究其對低濃度氯代烴的氣敏性能。以氯仿為代表性氣體，復合材料的氣敏性能隨著焙燒溫度的升高而降低。同時含有鋅、銅、鋁三種氧化物且銅含量相對較高的復合氧化物氣敏材料ZnCu0.7Al0.6-500對氯仿的氣敏性能最佳，檢測限低、響應迅速。在最佳工作溫度200℃下，ZnCu0.7Al0.6-500甚至可以檢測濃度低至1 ppm的氯仿。在濕敏體系中，成功將聚苯胺(PANI)引入鎘鋁水滑石CdA1-LDH層板間，制備得到水滑石結(jié)構(gòu)限域的聚苯胺CdA

4、l-LDH/PANI，經(jīng)氣固硫化反應獲得CdS/PANI有機無機復合材料，通過水滑石結(jié)構(gòu)的限域效應，以及進一步的硫化修飾作用，提高了聚苯胺的濕敏性能。濕敏性能研究表明在11％到95％ RH整個濕度范圍內(nèi)，CdAl-LDH/PANI具有非常好的線性關(guān)系，響應速度快、性能穩(wěn)定;經(jīng)硫化修飾后的CdS/PANI材料在整個濕度范圍內(nèi)阻抗可降低4個數(shù)量級，響應時間僅為2 s，濕敏性顯著提高。因此，水滑石的層板限域作用和硫化修飾兩步法，可以有效提高聚