碳納米管-離子液體凝膠的制備及其氣敏性能研究.pdf

1、近年來，現(xiàn)代經(jīng)濟實力的不斷提高和科學技術的迅猛發(fā)展，導致了環(huán)境污染和保護的問題受到越來越多的關注，致使傳感器的發(fā)展與應用不斷擴大。氣體傳感器具有結構簡單、成本低、靈敏度高等優(yōu)點，是在化學傳感器中應用最廣泛的種類之一，對環(huán)境中監(jiān)測各種有毒有害、易燃易爆的氣體極為重要。氣敏材料的選擇對氣體傳感器的性能有極其重要的影響，找到合適的氣敏材料提高傳感器性能一直是人們主要的研究方向和研究目的。
　　多壁碳納米管（Multiwalled Car

2、bon Nanotubes，簡稱MWCNTs）是一種具有獨特的中空結構的新型一維納米材料，它具有比表面積大、吸附性能好、隨直徑和手性的變化可呈現(xiàn)金屬性或者半導體性的導電性質(zhì)等特點使其在電化學傳感器的應用方面得到了諸多發(fā)展。
　　離子液體(Ionic liquids,簡稱ILs)是一種新型綠色溶劑，完全由陰陽離子構成，它幾乎無蒸汽壓，具有高的熱穩(wěn)定性和很好的化學穩(wěn)定性，不可燃、不揮發(fā)和導電性高等優(yōu)點，而且可以吸收溶解大量的無機物和有

3、機物，更重要的是可以通過改變陰陽離子來調(diào)節(jié)離子液體對其他物質(zhì)的溶解度，因而其常被作為綠色有機溶劑和在制作化學傳感器中使用。
　　本論文首先制備了酸氧化碳納米管和不同的離子液體，分別表征后，對其進行氣敏性能測試；然后制備了不同碳納米管含量和不同陰離子種類的碳納米管/離子液體凝膠，并分別用傅立葉變換紅外光譜儀、綜合熱分析儀對凝膠復合材料進行基本的物質(zhì)表征。此后，以碳納米管/離子液體凝膠為氣體傳感器的試驗氣敏材料，采用氣敏分析測試系統(tǒng)對

4、凝膠復合材料進行了氣敏性能研究分析，發(fā)現(xiàn)了離子液體種類和碳納米管含量對傳感器性能的影響，并對傳感器實驗條件進行了優(yōu)化，找出最佳測試溫度和最佳響應氣體。主要研究工作如下：
　　一、參考文獻合成三種常用室溫離子液體（1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽（BmimCl）、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽（BmimBF4）、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（BmimPF6）），并用紅外譜圖分析驗證所合成產(chǎn)物，結合熱重分析技術對所合成產(chǎn)物進行熱穩(wěn)定性

5、分析。
　　二、將碳納米管酸氧化處理以提高碳納米管的活性和其在離子液體中的相容性和穩(wěn)定性，從而增強凝膠復合材料的氣敏性，并用紅外譜圖分析驗證所氧化的碳納米管，結合熱重分析技術對酸氧化碳納米管進行熱穩(wěn)定性分析。
　　三、將離子液體與酸氧化的碳納米管置于瑪瑙研缽中混合濕研制備不同質(zhì)量分數(shù)的凝膠，并用紅外譜圖分析驗證所制備的凝膠復合材料，用掃描電鏡觀察碳納米管/離子液體凝膠的形貌，通過熱重分析技術分析凝膠的熱穩(wěn)定性。
　　四