聚合物碳黑薄膜的制備及氣敏特性研究.pdf

1、氣敏材料作為氣體傳感器的核心，正由單一材料向復合材料發(fā)展。與傳統的無機半導體材料相比，填充型聚合物基導電材料具有成本低廉、制備工藝簡單的優(yōu)點，以這種材料制備的傳感器可在室溫下工作，并且傳感器常溫常壓下可逆。本論文以聚合物/碳黑復合材料為研究對象，探討了復合材料的導電特性和氣敏特性。研究的主要內容歸納如下：
　　 (1)為了研究涂覆劑量、碳黑的含量、碳黑的性質以及聚合物基體的種類對聚合物/碳黑薄膜材料導電性能的影響，實驗制備了多種

2、聚2乙烯毗啶碳黑以及聚4乙烯基苯酚碳黑復合材料薄膜，并對其導電性能進行了測試與分析，結果表明復合材料溶液配比為lmg/ml時，涂覆劑量為3ul的聚2乙烯吡啶碳黑薄膜的導電性能最佳；聚2乙烯吡啶碳黑復合材料的導電特性與碳黑含量的關系則符合典型的逾滲理論；原始碳黑經羥甲基化處理以及鈦酸酯偶聯劑處理后可以得到性能更好的改性碳黑，聚2乙烯吡啶與改性碳黑所形成的復合材料逾滲閾值明顯降低，導電性能顯著增強，聚合物種類不同，碳黑在聚合物基體內的分散性

3、不同，聚4乙烯基苯酚碳黑復合材料就與聚2乙烯毗啶碳黑復合材料表現出不一樣的導電性能。
　　 （2）為了研究聚2乙烯吡啶/碳黑薄膜氣體傳感器對有機溶劑蒸汽的響應特性，實驗制備了四種不同組分的聚2乙烯吡啶/碳黑薄膜氣體傳感器，研究了其對不同濃度以及不同種類的有機溶劑蒸汽的響應靈敏度，結果發(fā)現采用改性碳黑（用CB+表示）且碳黑質量百分比為10％的聚2乙烯吡啶/CB+薄膜氣體傳感器表現最好的氣敏響應特性，其對醇類蒸汽的選擇性以及重復穩(wěn)定

4、性最好，響應靈敏度也較高。實驗中還測試了這種傳感器對甲醇、乙醇以及異丙醇的響應恢復特性，發(fā)現傳感器對乙醇蒸汽的響應靈敏度最大，對甲醇蒸汽的響應最小，此外傳感器還表現出對濕度敏感的特性。
　　 (3)制備了四種不同組分的聚３己基噻吩/碳黑薄膜氣體傳感器，測試了其對NO2氣體的響應特性。不同于一般的聚合物/碳黑復合材料的氣敏響應特性，聚3己基噻吩/碳黑薄膜氣體傳感器在接觸到N02氣體后，傳感器電阻下降。四種聚3己基噻吩對N02的響應