掺杂聚苯胺及其复合材料的气敏性能研究

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1、郑州大学硕士学位论文掺杂聚苯胺及其复合材料的气敏性能研究姓名：张连明申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：蒋登高20070520郑州大学硕士学位论文摘要气体传感器是一种重要的化学传感器，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。气敏材料是气体传感器的核心，传统的气敏材料如Sn02、ZnO、Fe203等存在选择性差、操作温度高、稳定性也不令人满意等问题，从而限制了气体传感器的发展和应用。与无机半导体材料相比，高分子气敏材料如聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等具有价廉易得，制备简单的优点，最重要的是它可以在室

2、温下使用，从而拓展了气体传感器的应用范围。本文对聚苯胺的合成、气敏性能和气敏机理等有关问题进行了较为系统的研究。主要研究内容如下：采用化学氧化聚合法，以苯胺为单体，过硫酸铵为氧化剂，在酸性介质中合成了聚苯胺。研究了不同合成条件对产物气敏性能的影响，结果表明酸掺杂后的聚苯胺在室温下对NH3具有较好的灵敏度；采用傅里叶红外光谱和紫外可见光光谱对聚苯胺掺杂HCI前后的结构变化进行了分析，同时利用热重一差热分析技术对不同酸掺杂聚苯胺的热稳定性进行了测试，研究了不同质子酸掺杂对聚苯胺气敏性能的影响，结果表明大分子有机磺酸掺

3、杂的聚苯胺与传统的HCI掺杂的聚苯胺相比，不仅具有更好的环境稳定性，而且灵敏度也得到了不同程度的提高，其中效果最好的磺基水杨酸(SSA)掺杂的聚苯胺在室温下对1000ppmNH3的灵敏度达到16；采用机械共混法分别制备了SSA．PAn／Sn02和SSA-PAn／In203复合材料，改善了聚苯胺的可加工性，对复合材料气敏性能的研究结果表明。对于SSA-PAn／Sn02，材料的灵敏度随Sn02含量的增加而提高，在Sn02含量为50％时达到最大值，在室温下对1000ppmNH3的灵敏度达到25；对于SSA-PAn／In

4、203，材料的灵敏度随In203含量的增加而降低。与单一的ssA-PA且材料相比，复合材科具有更好的可加工性和环境稳定性。关键词：聚苯胺，复合材料，气敏性能，气敏机理郑州大学硕士学位论文AbstractGassen∞risakindofimportantchemicalSenSOrs,whichiswidelyusedinmanyfieldssuchasavigationandspaceflight，pctrolicchemicalindustry,environmentandfoodstuffinspectio

5、n．Gas-sensingmaterialsal-ethecenterofgassensor,butconventionalgas-sensingmatedals(ShOe、ZnO，Fea03andSOon)havesomeproblems，suchasbadselectivity,highworktempemtureanddiscontentedstability,whichhaverestrictedthedevelopmentandapplicationofgassensor．Comparedwithino

6、rganicsemiconductormaterials,mac玎)molccⅡlegas·sensingmaterials(polypyrrole，polythiophene,polyanilineandSOon)cxpandgassensols’appliedrange，asaresultoftheirlowcost，simplepreparationandbeingusedatroomtemperature，whichisthemostimportant．Thesynthesis，gas-sensingpr

7、operties,gas-sensingmechanismandsomerelatedmattersofpolyanilinehadbeenresearchedinthisthesis．Themaincontentswerelistedbelow：Anilinewasoxidizedbyammoniumpersulfate(APS)inacidicaqueoussolutionsforthesynthesisofpolyanilinebychemicaloxidationpolymerization．Andthe

8、n，theeffectbetweendifferentsyntheticalconditionsandproducts’gas-sensingpropertiesWasresearched，asaresult，thepolyanilinedopedbyacidhadfinesensitivitytolmz-[3atroomtemperature；Thestructurec