聚苯胺_高分子复合气敏材料的研究.pptVIP

CompanyLOGO聚苯胺/高分子复合气敏材料的研究指导教师：蒋登高（教授）学生姓名：郑建旭专业：化学工艺日期：2008.1.8气敏材料的研究气敏材料的研究1研究的目的和意义2国内外研究状况3聚苯胺与高分子复合物的制备方法5课题研究进展计划4具体研究实验方案研究的目的和意义气体传感器是一类重要的化学传感器，在航空航天、石油化工、环境及食品检测领域有着广泛的应用其研究始于20世纪30年代，早期的气体传感器主要用于家庭中常用的煤气、液化石油气以及矿井中的瓦斯气体的监测和报警。但是随着科学技术的发展，人们生活水平的提高，医疗卫生、食品工业、能源技术、空间技术等的快速发展，对易燃、易爆、有毒、有害气体的检测、监控、报警的要求越来越高，于是发展具有高灵敏度、高选择性和良好稳定性的高性能传感器也势在必行。这一切对于传感器的核心——气敏材料提出了新的更高要求。研究的目的和意义A燃烧型气敏传感器BC场效应气敏传感器D半导体吸附型气敏传感器气敏传感器按其原理可以分为电化学气敏传感器研究的目的和意义气敏传感器种类利用效应主要特性气敏材料检测气体燃烧型氧化反应燃烧热电阻变化Pt+氧化剂可燃性气体半导体吸附型气体吸附表面电子传导率体电子传导率SnO2、ZnOFe2O3、TiO2可燃性、氧化性气体场效应管型气体吸附临界值电压整流特性Pd-MOSFETPd/CdSO2、卤素可燃性气体电化学型电极反应固态离子型液体电解质型ZrO2、Y2O3气体渗透膜+电解质+电解液O2、CONOx、SOx各种传感器的主要特性、气敏材料、敏感气体如表所示：研究的目的和意义1.检测率较高6.性价比适宜以及制备容易2．响应时间短3．选者性好5.稳定性较好，可以耐腐蚀和环境的变化。4.气敏响应性可逆气敏材料应具备的性质研究的目的和意义与无机半导体材料和有机金属材料相比，高分子气敏材料具有很多优点。它是一种廉价的材料，在制备过程中不需要超净室和高温处理，十分简单，可以沉积在各种基片上，并且可以通过选择不同的大分子链结构，并对其改性，获得不同的物理化学传感性能，提高其对气体响应的灵敏度和选择性，重要的是可以在室温下使用。以导电高分子为气敏材料的气敏传感器源自1983年C.Hylander等人以聚吡咯制备出的简易感测器，1986年M.A.Hasan等人利用插指电极，成功的将聚毗咯聚合长于两电极的间隙间，并对NO2、H2S、NH3做检测，均得到不错的响应。此研究打开了导电高分子在气敏传感器上的应用大门。研究的目的和意义通常用作高分子气体敏感材料的主要是本征导电高分子，如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等。由于聚苯胺（Polyaniline，简称PANI）单体廉价易得、制备方法简单、聚合反应收率高、导电率高、不同的氧化态/还原态对应不同的结构、颜色和电导率，掺杂机理独特并且在空气中稳定，已成为导电高分子中最有研究前景的品种。纯的聚苯胺气敏材料存在选择性性差（多种气体共存时对目标气体的选择性差，强氧化或还原性气体以及水汽都会对该材料产生很大的影响）、灵敏度低（检测气体很大量时反应才比较迅速）以及稳定性（包括可逆性、热稳定性以及在空气中的稳定性）欠佳等缺点，并且聚苯胺为共轭的刚性链结构，在有机溶剂中溶解度低、成膜性能差，不易加工成型从而阻碍了它作为气敏材料在实际中的应用。研究的目的和意义1变聚苯胺机械性能和加工性能,有助于提高聚苯胺的弹性和柔韧性；3提高灵敏度、选择性，减少响应时间，具备很好的可逆性，达到传感器的实用标准2提高环境稳定性，减少或消除非目标气体对材料气敏性能产生影响4合成的复合材料获得与原材料不同的气敏性。聚苯胺与高分子复合气敏材料的潜在优点包括：研究的目的和意义本课题的目的就是通过选择不同合适的通用高分子材料与聚苯胺复合，提高其灵敏度和选择性；改善材料的加工成膜性能；同时使之具有很好的稳定性，从而能够更广泛地应用于气体传感器中。国内外研究状况国内外研究状况国外研究状况聚苯胺的合成方法、结构以及气敏机理国内研究状况聚苯胺的合成方法、结构以及气敏机理电化学法制备聚苯胺是在含苯胺的电解质溶液中，选择适当的电化学条件，使苯胺在阳极发生聚合反应，生成粘附于电极表面的聚苯胺薄膜或是沉积在电极表面的聚苯胺粉末。电化学合成的聚苯胺纯度高，反应条件简单易与控制，但电化学只适宜合成小批量的