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基于功能化的导电聚合物气体传感器的研究

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第一章 绪论

§1.1 引言

§1.2 传感器简介

§1.3 可检测的气体以及原理

§1.4 石墨烯简介

§1.5 研究意义及内容

第二章 实验仪器与表征

§2.1 实验原料与设备

§2.2 样品表征

§2.3 主要设备附图

第三章 基于TiO2@PPy/GN三元纳米复合材料的NH3传感器研究

§3.1 TiO2@PPy/GN三元纳米复合材料的制备

§3.2 主要表征手段分析

§3.3 本章小结

第四章 基于Pd@PANI/rGO三元纳米复合材料的H2传感器研究

§4.1 Pd@PANI/rGO三元纳米复合材料的合成

§4.2 主要表征手段分析

§4.3 本章小结

第五章 基于Pd@PPy/TiO2三元纳米复合材料的H2传感器研究

§5.1 Pd@PPy/TiO2三元纳米复合材料的合成

§5.2 主要表征手段分析

§5.3 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 主要结论

§6.2 主要创新点

§6.3 展望

参考文献

致谢

硕士阶段发表的论文及研究成果

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摘要

目前,基于有机框架的气体传感器对世界各国的清洁能源的开发有着很好的应用前景。然而,敏感性、选择性、可重复性、合成方法、响应和恢复时间以及可检测到的最小浓度在其应用中渐渐地不能满足生产需要。通过氧化还原、原位聚合和溶胶-凝胶等合成方法来合成三元纳米粒子可使上述性能有大幅度的提升,这是因为充分利用了各个粒子的协同效应以及粒子的本身性能。此外,各物质掺杂量、形态和分散度也会对性能有很大程度的影响。本研究针对氢气(H2)和氨气(NH3),制备出比早期论文所叙述的的性能有一定的提高,如敏感性更好,选择性更佳,可重复性在可接受范围,响应和恢复时间比以往更短,检测到的最小浓度更低等。探索新型三元纳米复合材料来用于气体的检测,再通过SEM、TEM、BET、XRD、FTIR和实验室制备的传感性能检测装置等来检测合成的纳米复合材料的结构和性能。主要研究内容和结论如下: 1.本实验通过氧化还原法和原位聚合法来合成三元纳米复合材料,较以往报导的二元和一元复合材料有一定的性能提升,这是因为充分利用了各材料间的协同效应以及材料本身的特性。实验证明,在Graphene Platelets(GNs)上先合成聚吡咯(PPy),再附着TiO2而得到的三元纳米复合材料(TiO2@PPy/GN)的选择性、敏感性、响应和恢复时间、可重复性以及可检测到的最小浓度最佳。 2.实验还探索新型的 H2传感器三元纳米复合材料 Pd@PANI/rGO,并对其合成方法在报导的论文之上加以优化,且经过对其进行一系列的SEM、BET、FTIR、XRD微观检测表明,合成的三元材料具有良好的微观结构。在对其进行对比后发现,比表面积很适合作为H2传感器敏感材料。此外,本实验还制备了检测材料对H2的一系列传感性能,如选择性、浓度对材料的响应和恢复时间影响、rGO的掺杂量对其敏感性的影响等,结果都比报导的要好很多。 3.在对H2传感器敏感材料的探索时发现,Pd@TiO2-PPy核-壳复合材料作为氢气传感器新型纳米复合材料,有广阔的实际应用价值。首先,我们对 Pd@TiO2-PPy的微观结构进行检测,如 SEM、XRD,此外,对材料的比表面积也进行检测,发现合成的目的材料的比表面积是PPy的十倍。实验还对合成的目的材料进行氢敏感性能的一系列表征,如对一定浓度 H2的响应、浓度对敏感性能的影响(浓度越高,响应越快)、操作温度对敏感性能的影响(25-100℃)、选择性能以及最小检测浓度(最小检测浓度为0.001 vol%)和可循环性,结果都比报导的文献中所阐述的性能有一定程度的提高。

著录项

  • 作者

    蒋大地;

  • 作者单位

    桂林电子科技大学;

  • 授予单位 桂林电子科技大学;
  • 学科 材料工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 向翠丽;
  • 年度 2016
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类
  • 关键词

    功能化; 导电聚合物;

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