聚3-已基噻吩復(fù)合薄膜氣體傳感器的制備及特性研究.pdf

1、聚噻吩是導(dǎo)電聚合物中較早發(fā)現(xiàn)的具有環(huán)境穩(wěn)定性和可加工性的材料之一，因其在導(dǎo)電體、非線性光學(xué)器件、發(fā)光二極管、傳感器、太陽能電池等現(xiàn)代光電子、微電子領(lǐng)域里具有廣泛的應(yīng)用前景而倍受學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界重視，進(jìn)而成為了近年來的材料研究的一大熱點(diǎn)。
　　 聚噻吩及其衍生物可以被用來做氣體傳感器的敏感材料。與無機(jī)氧化物氣敏材料相比，它們具有顯著的優(yōu)勢：低成本、相對簡單的加工方式、能在室溫下工作等等。但是，早期的研究表明純的聚合物氣敏材料存在著靈

2、敏度和選擇性差的問題。納米復(fù)合材料的出現(xiàn)給了科學(xué)工作者們解決這一問題的方法。由于納米分散相有大的表面積和強(qiáng)的界面相互作用，納米復(fù)合材料表現(xiàn)出不同于一般宏觀材料的力學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)性能。復(fù)合材料能彌補(bǔ)單一材料的缺點(diǎn)，與單一材料相比，材料的選擇性，靈敏度以及穩(wěn)定性都能得到增強(qiáng)。
　　 本文主要做了以下兩方面內(nèi)容：
　　 （1）首先通過機(jī)械共混的方法制備了P3HT/SnO2及P3HT/In2O3復(fù)合材料，并用旋涂的方法在Q

3、CM上成膜。對制備的薄膜進(jìn)行了表面形貌和紫外-可見光光譜等分析。發(fā)現(xiàn)薄膜沒有斷層且分布比較均勻，但是薄膜有些部分有深色顆粒和聚合物的團(tuán)聚。紫外-可見光光譜分析表明聚合物和無機(jī)氧化物只是物理混合，并沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。傳感器被用于測量NO2、氯代甲烷和醇類蒸汽。氣敏測試結(jié)果表明傳感器對NO2和氯代甲烷蒸汽都有近似線性的響應(yīng)。SnO2復(fù)合薄膜的響應(yīng)要稍微優(yōu)于In2O3復(fù)合薄膜的響應(yīng)度。兩種薄膜在NO2氣氛中的靈敏度和回復(fù)性都比較差，QCM的頻

4、率不能回復(fù)到初始值。復(fù)合薄膜對醇類蒸汽的響應(yīng)很小，且隨著濃度變化不大。
　　 （2）通過旋涂的方法將上述復(fù)合材料涂覆在雙端SAW器件上面做成了SAW氣體傳感器。SAW器件的特性決定了在其上能涂覆的薄膜厚度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)薄于QCM上的膜厚，試驗(yàn)中對SAW器件成膜時選用較稀的溶液旋涂一次。SAW器件的參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)分析儀測試。測試了傳感器對上述三類氣體的氣敏特性，結(jié)果顯示SAW傳感器的響應(yīng)與QCM的響應(yīng)類似：SAW傳感器對三氯甲烷的響應(yīng)要大于