非共軛有機(jī)高分子PEO的氣敏性能研究.pdf

1、目前科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，在為人類(lèi)生活提供極大方便的同時(shí)，也對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，有毒氣體和可燃性氣體隨時(shí)威脅著人類(lèi)的生命財(cái)產(chǎn)安全。隨著人類(lèi)對(duì)生存環(huán)境要求的提高，對(duì)可燃?xì)怏w和毒性氣體的檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警的要求也就越來(lái)越高。有毒氣體和可燃?xì)怏w的檢測(cè)首先依賴(lài)于高品質(zhì)的氣體傳感器的開(kāi)發(fā)。但現(xiàn)在在氣體傳感器材料的研究及開(kāi)發(fā)上存在的主要問(wèn)題是高靈敏度、常溫化、快速響應(yīng)、好的選擇性以及長(zhǎng)期穩(wěn)定性不能同時(shí)滿足。因此提高氣敏材料的靈敏度、選擇性及長(zhǎng)期穩(wěn)

2、定性以及降低工作溫度、縮短響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間等成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)關(guān)于氣體傳感器材料的研究主要是金屬氧化物類(lèi)無(wú)機(jī)半導(dǎo)體氣敏材料，如SnO2、Fe2O3、ZnO、TiO2，以及高分子有機(jī)半導(dǎo)體氣敏材料。高分子有機(jī)半導(dǎo)體氣敏材料一般分為共軛高分子氣敏材料與高分子復(fù)合氣敏材料，如聚吡咯、聚苯胺、酞菁、聚噻吩以及高分子/碳黑復(fù)合物、聚苯胺/聚乙烯醇復(fù)合物等。無(wú)機(jī)半導(dǎo)體的氣敏性研究在國(guó)內(nèi)外已有廣泛的報(bào)道，但其存在著溫度高(

3、350～450℃)、耗能高、有安全隱患、選擇性不好等缺陷。與無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料相比，高分子有機(jī)半導(dǎo)體材料具有很多的優(yōu)點(diǎn)。價(jià)格低廉，制作簡(jiǎn)單，在制備過(guò)程中不需要超凈室和高溫處理，最重要的是可以在室溫下使用，解決了易燃易爆氣體的安全隱患問(wèn)題。 本文研究的是聚環(huán)氧乙烷PEO的氣敏性能。PEO具有良好的水溶性，容易加工成型，而且毒性很低。PEO作為一種非共軛的絕緣高分子材料，與共軛高分子材料形成高分子復(fù)合氣敏材料在國(guó)外文獻(xiàn)已有報(bào)道。而單獨(dú)研

4、究不具有共軛性質(zhì)PEO的氣敏性能，國(guó)內(nèi)外在這方面的研究也未見(jiàn)報(bào)道。本文用溶液成膜法制備了PEO薄膜以及PEO+I2的薄膜，研究其在室溫下對(duì)醇類(lèi)氣體和有機(jī)酸類(lèi)氣體的氣敏性能，包括靈敏度、選擇性、響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間以及穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明，PEO對(duì)有機(jī)醇類(lèi)和酸類(lèi)有很好的氣敏性能。 通過(guò)一系列的形貌表征手段來(lái)觀察：PEO薄膜在不同氣氛下的形貌變化，包括掃描電鏡、原子力學(xué)顯微鏡、偏光顯微鏡，這些測(cè)試發(fā)現(xiàn)：PEO在有機(jī)醇類(lèi)和酸類(lèi)氣體中，PEO

5、發(fā)生了溶脹現(xiàn)象，其球晶變大。從FTIR譜圖中，我們可以看出PEO在甲醇?xì)怏w中發(fā)生了締合。 循環(huán)伏安對(duì)比測(cè)試發(fā)現(xiàn)PEO在有機(jī)酸中無(wú)氧化還原反應(yīng)的發(fā)生。交流阻抗測(cè)試結(jié)果表明，PEO在有機(jī)酸和醇類(lèi)氣體中，其導(dǎo)電行為為離子導(dǎo)電。 希望通過(guò)摻雜來(lái)進(jìn)一步提高PEO的氣敏性能，研究了PEO摻雜單質(zhì)碘的氣敏情況，結(jié)果表明，摻雜后的PEO氣敏性能，并沒(méi)有得到改善。通過(guò)一系列的形貌表征測(cè)試手段來(lái)觀察PEO+I2薄膜，研究表明PEO+I2薄膜