陣列式離子液體復合材料氣體傳感器的構(gòu)建及應用.pdf

1、由于有毒有害氣體對人類健康和安全的嚴重影響，研究便攜、靈敏、快速檢測且廉價的小型化氣體傳感器具有重要的意義，性能優(yōu)良的氣體傳感材料是氣體傳感技術(shù)進步的重要前提。目前，商業(yè)化的氣體傳感器主要針對單一氣體的檢測，而對復雜混合氣體的檢測和識別尚不成熟。因此，為達到識別復雜混合氣體的目的，氣體傳感陣列技術(shù)受到廣泛的關(guān)注，而要實現(xiàn)陣列化就需要實現(xiàn)材料的表面化學多樣性以提高材料對氣體響應的選擇性。離子液體由陰陽離子組成，具有結(jié)構(gòu)多樣性、導電性好且性

2、質(zhì)穩(wěn)定，是提高選擇性的理想修飾材料，因此，離子液體在電學氣體傳感中有很大的應用潛力。本文主要包括以下三方面內(nèi)容:
　　(1)綜述了基于不同檢測原理的氣體傳感器種類、用于電學類氣體傳感器的氣敏材料研究進展以及離子液體的發(fā)展現(xiàn)狀。
　　(2)論文構(gòu)建了基于電導型離子液體凝膠的揮發(fā)性有機化合物(VOCs)傳感陣列。離子液體既可作為傳感材料又提供對氣體的選擇性，但流動的離子液體不利于實際應用，因此論文通過溶膠凝膠法將離子液體固定于硅

3、膠基質(zhì)中，既保留了其良好的導電性，又方便了傳感器的制造。所構(gòu)筑傳感界面的響應機理不同于常規(guī)電學類傳感器依賴于電荷密度的改變，而是利用VOCs改變離子液體的離子遷移速率來實現(xiàn)的。具體為:當離子液體遇到VOCs時，其粘度發(fā)生改變，離子遷移率改變而使導電性能發(fā)生變化，即離子液體凝膠的電阻會發(fā)生改變。論文構(gòu)建的陣列包括九種離子液體凝膠，由于不同的離子液體與VOCs之間的相互作用力不同可獲得交叉響應數(shù)據(jù)，每一種氣體對應一種獨特的響應模式。最終，通

4、過PCA統(tǒng)計分析實現(xiàn)了對VOCs氣體的識別。
　　(3)論文構(gòu)建了一種柔性紙基石墨烯-離子液體(rGO-ILs)傳感陣列。為結(jié)合rGO對氣體響應的靈敏度和ILs對氣體的選擇性，采用ILs對rGO進行表面化學修飾，提高了rGO對氣體響應的選擇性和識別能力。ILs對rGO的修飾改變了rGO的氣體響應特性。論文對rGO-ILs復合材料對氣體的響應機理作了詳細探討，認為傳感機理為rGO自身的電子傳導的影響(intro-sheet effe