MWCNTs/GO/RTV复合薄膜制备及湿敏性能研究
发布时间：2021-01-22 21:22
碳纳米管是具有特殊结构（管状、长径比大）的一维量子材料，具有优异的电学、湿敏等特性，广泛应用在众多领域，但其在聚合物体系中分散性很差。氧化石墨烯（GO）是以碳原子紧密堆积形成二维蜂窝状点阵结构，具有良好的分散性和亲水性，其导电性却欠佳。若将两种材料有效地复合，可以制备出分散性、导电性良好的湿敏材料。本论文主要研究了化学修饰的多壁碳纳米管（o-MWCNTs）与氧化石墨烯（GO）复合材料的制备与表征，及其在湿度传感器中的应用。根据“纳微米结构”和“复合”的设计特点，利用溶液共混法制备出o-MWCNTs/GO/RTV复合薄膜，并借助于红外吸收光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD）等分析手段分别对化学修饰的MWCNTs、GO及o-MWCNTs/GO复合材料进行表征，并对所制备的不同种类的复合薄膜进行了湿敏特性测试，同时对基于o-MWCNTs/GO/RTV的复合薄膜的湿敏机理进行了探讨。实验结果表明：利用混酸化学修饰碳纳米管，碳纳米管端口打开，侧壁和开端处产生羧基和羟基等官能团，有利于水分子的吸附，同时也有利于与GO表面的基团作用，形成三维...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳纳米管结构示意图
图 1-2 氧化石墨烯结构示意图Fig.1-2 The diagrammatic sketch of graphene oxide structure化石墨烯的制备方法石墨烯的化学制备方法很多，如 Brodie 法[13]，Staudenmaies 法[15]等。其中以 Hummers 法应用较为广泛。Hummers 法采用钠和高锰酸钾作氧化剂。言之，氧化石墨烯制备机理是石墨与浓硫酸、硝酸钠和高锰酸氧化作用下石墨层内π键断裂，这是由于石墨片层间被引入的形成 C-O 键所致，这也形成了多种含氧基团，这些基团结合石子，从而减弱石墨层间的范德华力，增大石墨层间距，再加以化石墨烯。但 Hummers 法氧化过程中会释放出氮氧化物，这些成一定程度的污染。避免污染情况，Daniela C. Marcano[16]等对 Hummers 方法进行墨，采用浓硫酸和磷酸的混合酸氧化，再利用高锰酸钾氧化超烯。
Fig. 2-1 The flow path of sample preparation2.2.4 湿敏元件的制作湿敏元件(如图2-2)的具体制作如下：图 2-2 湿敏元件结构示意图Fig. 2-2 The sketch of humidity sensor structure(1)电极清洗 选用以 Al2O3陶瓷衬底(10mm×8mm×0.5mm)，其上丝网印刷 Au的叉指电极。将叉指电极置于无水乙醇中超声清洗10min，再将叉指电极置于去离子水中超声清洗10 min，干燥待用。(2)敏感膜涂覆 使用滴管吸取一定量 o-MWCNTs/GO/RTV 复合薄膜的浆料，混合溶液RTVo-MWCNTs/GO/RTV混合溶液含四氢呋喃的复合薄膜o-MWCNTs/GO/RTV 复合薄膜超声超声 1h正硅酸乙酯二月桂酸二丁基锡旋涂铺膜叉指电极室温蒸发o-MWCNTs
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型碳纳米材料——石墨烯及其衍生物在生物传感器中的应用[J]. 李晶,杨晓英. 化学进展. 2013(Z1)
[2]高分子电阻型湿敏元件复阻抗的测量[J]. 李桂芬,顾万里,王大美,李宝华. 吉林大学学报(信息科学版). 2013(02)
[3]基于多壁碳纳米管的结露型湿度传感器的研究[J]. 姜帆,江凯,于博,费腾,张彤. 传感技术学报. 2013(03)
[4]湿度传感器特性分类及发展趋势的分析研究[J]. 乌海荣. 科技信息. 2012(23)
[5]不同测试电压下多壁碳纳米管湿度传感器的稳定性(英文)[J]. 赵振刚,陈伟平,刘晓为,李拓,王鑫. 纳米技术与精密工程. 2012(03)
[6]多壁碳纳米管/硅橡胶复合材料的湿度敏感特性[J]. 廉超,黄英,高峰,刘平,张玉刚. 功能材料. 2012(06)
[7]PAPy/MWNTs复合材料的制备及其导电性能研究[J]. 郑玉婴,王攀,李宝铭. 功能材料. 2012(04)
[8]导电硅橡胶复合材料压缩敏感性研究[J]. 廖波,周国庆,万腾飞,商晓. 功能材料. 2012(02)
[9]炭黑填充导电橡胶的温度传感器灵敏系数[J]. 黄英,刘平,廉超,刘秀梅,蒋红生. 复合材料学报. 2012(03)
[10]石墨烯非共价键功能化及应用研究进展[J]. 范彦如,赵宗彬,万武波,周泉,胡涵,邱介山. 化工进展. 2011(07)
本文编号：2993926
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳纳米管结构示意图
图 1-2 氧化石墨烯结构示意图Fig.1-2 The diagrammatic sketch of graphene oxide structure化石墨烯的制备方法石墨烯的化学制备方法很多，如 Brodie 法[13]，Staudenmaies 法[15]等。其中以 Hummers 法应用较为广泛。Hummers 法采用钠和高锰酸钾作氧化剂。言之，氧化石墨烯制备机理是石墨与浓硫酸、硝酸钠和高锰酸氧化作用下石墨层内π键断裂，这是由于石墨片层间被引入的形成 C-O 键所致，这也形成了多种含氧基团，这些基团结合石子，从而减弱石墨层间的范德华力，增大石墨层间距，再加以化石墨烯。但 Hummers 法氧化过程中会释放出氮氧化物，这些成一定程度的污染。避免污染情况，Daniela C. Marcano[16]等对 Hummers 方法进行墨，采用浓硫酸和磷酸的混合酸氧化，再利用高锰酸钾氧化超烯。
Fig. 2-1 The flow path of sample preparation2.2.4 湿敏元件的制作湿敏元件(如图2-2)的具体制作如下：图 2-2 湿敏元件结构示意图Fig. 2-2 The sketch of humidity sensor structure(1)电极清洗 选用以 Al2O3陶瓷衬底(10mm×8mm×0.5mm)，其上丝网印刷 Au的叉指电极。将叉指电极置于无水乙醇中超声清洗10min，再将叉指电极置于去离子水中超声清洗10 min，干燥待用。(2)敏感膜涂覆 使用滴管吸取一定量 o-MWCNTs/GO/RTV 复合薄膜的浆料，混合溶液RTVo-MWCNTs/GO/RTV混合溶液含四氢呋喃的复合薄膜o-MWCNTs/GO/RTV 复合薄膜超声超声 1h正硅酸乙酯二月桂酸二丁基锡旋涂铺膜叉指电极室温蒸发o-MWCNTs
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型碳纳米材料——石墨烯及其衍生物在生物传感器中的应用[J]. 李晶,杨晓英. 化学进展. 2013(Z1)
[2]高分子电阻型湿敏元件复阻抗的测量[J]. 李桂芬,顾万里,王大美,李宝华. 吉林大学学报(信息科学版). 2013(02)
[3]基于多壁碳纳米管的结露型湿度传感器的研究[J]. 姜帆,江凯,于博,费腾,张彤. 传感技术学报. 2013(03)
[4]湿度传感器特性分类及发展趋势的分析研究[J]. 乌海荣. 科技信息. 2012(23)
[5]不同测试电压下多壁碳纳米管湿度传感器的稳定性(英文)[J]. 赵振刚,陈伟平,刘晓为,李拓,王鑫. 纳米技术与精密工程. 2012(03)
[6]多壁碳纳米管/硅橡胶复合材料的湿度敏感特性[J]. 廉超,黄英,高峰,刘平,张玉刚. 功能材料. 2012(06)
[7]PAPy/MWNTs复合材料的制备及其导电性能研究[J]. 郑玉婴,王攀,李宝铭. 功能材料. 2012(04)
[8]导电硅橡胶复合材料压缩敏感性研究[J]. 廖波,周国庆,万腾飞,商晓. 功能材料. 2012(02)
[9]炭黑填充导电橡胶的温度传感器灵敏系数[J]. 黄英,刘平,廉超,刘秀梅,蒋红生. 复合材料学报. 2012(03)
[10]石墨烯非共价键功能化及应用研究进展[J]. 范彦如,赵宗彬,万武波,周泉,胡涵,邱介山. 化工进展. 2011(07)
本文编号：2993926
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