水溶性聚苯胺/Sm_(0.5)Ba_(0.5)Cu_(0.8)Cr_(0.2)O_(3+δ)材料的制备与氨敏性能研究

采用化学氧化法制备了水溶性聚苯胺(PANI),用溶胶凝胶法制备了Sm0.5Ba0.5Cu1-yCryO3+δ(y=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6)(SBCC)粉体,用微粒填充法制备了PANI/SBCC复合材料。利用XRD、EDS、FT-IR、TEM多种手段对产物进行表征,研究其在较低工作温度下(60℃)对氨气的敏感性。结果表明,在同等条件下,在PANI元件、SBCC元件及PANI/SBCC元件中,PANI/Sm0.5Ba0.5Cu0.8Cr0.2O3+δ(PANI/SBC80C20)元件对NH3的气敏性能最优,对体积分数为100×10-6NH3的灵敏度在60℃条件下达到最大值为3.79,且响应恢复时间短,还具有较好的选择性。

聚二甲基二烯丙基氯化铵元件的氨敏性能研究

采用聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDAC)作为敏感膜材料,以聚酰亚胺(PI)薄膜为柔性衬底制备了气敏元件,利用能谱分析(EDX)和原子力显微镜(AFM)对PDDAC敏感膜的组成和形貌进行了表征,通过检测元件电阻随氨气浓度的变化对元件的氨敏性能进行了研究。结果表明:室温下,该元件对体积分数为200×10–6的氨气的响应灵敏度为82%,且具有较好的响应-恢复特性,响应时间和恢复时间分别为68 s和63 s。

水溶性聚苯胺/SmBaCu_(0.7)Mn_(0.3)O_(5+δ)材料的制备与氨敏性能研究

采用化学氧化法制备了水溶性聚苯胺(PANI),用溶胶-凝胶法制备了SmBaCu1-yMnyO5+δ(y=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6)(SBCM)粉体,用微粒填充法制备了PANI/SBCM复合材料。利用FT-IR、XRD、TEM多种手段对产物进行表征,并制成气敏元件,在室温操作温度下测试其对氨气的灵敏度。结果表明,在相同条件下,在PANI元件、SBCM元件及PANI/SBCM元件气敏测试中,PANI/SmBaCu0.7Mn0.3O5+δ(PANI/SBC70M30)元件对氨气的气敏性能最优,对体积分数为100×10–6的NH3灵敏度在室温条件下达到最大值为4.66,同时还具有较好的选择性、响应-恢复特性与稳定性,响应时间和恢复时间分别为16和121s。

不同氧化程度氧化石墨烯氨气敏感性能及机理

基于改进的Hummers法,通过改变氧化剂KMnO_4用量制备了各种含氧官能团含量差异明显的氧化石墨烯(GOs)水相分散液,采用旋涂法制备了厚度均一的GOs气敏元件。利用XRD、FTIR、XPS对样品的结构、官能团种类及含量进行了分析;利用气敏测试系统对GOs气敏元件的NH_3敏感性能进行了测试。结果表明:GOs含有羟基(—OH)、环氧基〔—CH(O)CH—〕等含氧官能团,随KMnO4用量的增加,GOs中羟基(—OH)的相对含量(XPS测得)先增加后减少,当m(KMnO_4)∶m(石墨)=3∶1时,—OH的相对含量最高。不同氧化程度的GOs气敏元件对NH_3灵敏度与其—OH的相对含量呈正相关性,GOs中—OH相对含量为43.75%时,气敏元件对体积分数为0.008%的NH_3最大灵敏度达到78%,且有较好的稳定性和重复性,重复性误差为3.1%。GOs对NH_3分子的响应存在两种机制:NH_3分子进入GOs片层间水分子层后水解形成NH_4^+的离子电导,和GOs结构层上含氧官能团对NH_3分子吸附后形成氢键的电荷转移。