PPy/氧化物半导体复合纳米纤维的制备及其气敏特性研究
发布时间：2021-04-04 22:09
无机氧化物半导体如SnO2、ZnO等作为气敏材料具有灵敏度高、响应恢复快等优点,但工作温度高、选择性差等缺点制约其进一步发展。有机导电聚合物如聚毗咯（PPy）、聚苯胺（PANI）等作为气敏材料则具有工作温度低,导电率高等优点,但响应恢复慢,灵敏度低等缺点影响其发展空间。近年来,有机/无机复合气敏材料逐渐成为人们关注的焦点,并得到迅速发展。本文通过静电纺丝法和原位气相/液相化学氧化聚合法制备PPy/氧化物半导体复合纳米纤维并对其气敏性能进行了研究,重点探讨了无机相的改变以及聚合条件的变化对复合材料形貌结构和气敏性能的影响,主要结论如下：1.利用静电纺丝法和原位气相化学氧化聚合法制备出了PPy/Co3O4复合纳米纤维,探讨了聚合时间对复合材料形貌结构和气敏性能的影响。当聚合时间为3min时PPy/Co3O4复合纳米纤维外壳层PPy的厚度约为6nm,在室温下对H2S气体显示出优异的气敏特性,其探测下限可以达到100ppb,与纯PPy相比,同等浓度下灵敏度得到了大幅提高,恢复性能也得到了改善。2.利用静电纺丝法和原位气相化学氧化聚合法制备出了PPy/SnO2复合纳米纤维,并探讨了聚合时间对其气...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 综述
1.1 引言
1.2 气体传感器简介
1.2.1 气体传感器分类
1.2.2 气体传感器的性能参数
1.3 常见金属氧化物半导体和导电聚合物半导体材料简介
1.3.1 金属氧化物半导体简介
1.3.2 导电聚合物半导体简介
1.4 有机/无机复合纳米材料的制备及在气体传感器领域的应用
1.4.1 有机导电聚合物的制备方法
1.4.2 有机/无机复合纳米材料的制备方法
1.4.3 有机/无机复合纳米材料在气体传感领域的发展
1.4.4 有机/无机复合纳米材料的气敏机理
1.5 静电纺丝技术及其在气敏领域的应用
1.5.1 静电纺丝技术简介
1.5.2 静电纺丝在气敏领域的应用
1.6 本论文的主要研究内容和意义
1.6.1 论文的主要研究内容
1.6.2 研究意义
2 实验部分
2.1 化学试剂以及仪器设备
2.1.1 化学试剂
2.1.2 仪器设备
2.2 主要表征方法
2.2.1 扫描电子显微镜（SEM）
2.2.2 透射电子显微镜（TEM）
2.2.3 X射线衍射（XRD）
2.2.4 拉曼光谱（Raman）
2.2.5 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）
2.3 实验内容
2.3.1 PPy/氧化物半导体复合纳米纤维的制备及表征
2.3.2 气敏测试
3O4复合纳米纤维的制备及其气敏性能的研究">3 PPy/Co3O4复合纳米纤维的制备及其气敏性能的研究
3O4复合纳米纤维"> 3.1 原位气相化学氧化聚合法制备PPy/Co3O4复合纳米纤维
3O4纳米纤维"> 3.1.1 静电纺丝法制备Co3O4纳米纤维
3O4复合纳米纤维的制备"> 3.1.2 PPy/Co3O4复合纳米纤维的制备
3O4复合纳米纤维的表征"> 3.2 PPy/Co3O4复合纳米纤维的表征
3O4复合纳米纤维的SEM表征"> 3.2.1 PPy/Co3O4复合纳米纤维的SEM表征
3O4复合纳米纤维的TEM表征"> 3.2.2 PPy/Co3O4复合纳米纤维的TEM表征
3O4复合纳米纤维的XRD表征"> 3.2.3 PPy/Co3O4复合纳米纤维的XRD表征
3O4复合纳米纤维的Raman表征"> 3.2.4 PPy/Co3O4复合纳米纤维的Raman表征
3O4复合纳米纤维的气敏性能及气敏机理"> 3.3 PPy/Co3O4复合纳米纤维的气敏性能及气敏机理
3.4 本章小结
2复合纳米纤维的制备及其气敏性能的研究">4 PPy/SnO2复合纳米纤维的制备及其气敏性能的研究
2复合纳米纤维"> 4.1 原位气相化学氧化聚合法制备PPy/SnO2复合纳米纤维
2纳米纤维"> 4.1.1 静电纺丝法制备SnO2纳米纤维
2复合纳米纤维的制备"> 4.1.2 PPy/SnO2复合纳米纤维的制备
2复合纳米纤维的表征"> 4.2 PPy/SnO2复合纳米纤维的表征
2复合纳米纤维的SEM表征"> 4.2.1 PPy/SnO2复合纳米纤维的SEM表征
2复合纳米纤维的TEM表征"> 4.2.2 PPy/SnO2复合纳米纤维的TEM表征
2复合纳米纤维的XRD表征"> 4.2.3 PPy/SnO2复合纳米纤维的XRD表征
2复合纳米纤维的Raman表征"> 4.2.4 PPy/SnO2复合纳米纤维的Raman表征
2复合纳米纤维的气敏性能及气敏机理"> 4.3 PPy/SnO2复合纳米纤维的气敏性能及气敏机理
4.4 本章小结
2复合纳米纤维的制备及气敏性能的研究">5 PPy/Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的制备及气敏性能的研究
2复合纳米纤维的制备及气敏性能"> 5.1 PPy/3at.%Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的制备及气敏性能
2复合纳米纤维"> 5.1.1 原位气相化学氧化聚合法制备PPy/3at.%Sb掺杂SnO2复合纳米纤维
2复合纳米纤维的SEM表征"> 5.1.2 PPy/3at.%Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的SEM表征
2复合纳米纤维的XRD表征"> 5.1.3 PPy/3at.%Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的XRD表征
2复合纳米纤维的Raman表征"> 5.1.4 PPy/3at.%Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的Raman表征
2复合纳米纤维的气敏性能"> 5.1.5 PPy/3at.%Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的气敏性能
2复合纳米纤维制备及气敏性能"> 5.2 PPy/15at.%Sb掺杂SnO2复合纳米纤维制备及气敏性能
2复合纳米纤维"> 5.2.1 原位气相化学氧化聚合法制备PPy/15at.% Sb掺杂SnO2复合纳米纤维
2复合纳米纤维的SEM表征"> 5.2.2 PPy/15at.% Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的SEM表征
2复合纳米纤维的XRD表征"> 5.2.3 PPy/15at.% Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的XRD表征
2复合纳米纤维的Raman表征"> 5.2.4 PPy/15at.% Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的Raman表征
2复合纳米纤维的气敏性能"> 5.2.5 PPy/15at.% Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的气敏性能
5.3 本章小结
2中空复合纳米纤维及其气敏性能的研究">6 原位液相聚合法制备PPy/SnO2中空复合纳米纤维及其气敏性能的研究
2中空复合纳米纤维的制备"> 6.1 PPy/SnO2中空复合纳米纤维的制备
2中空复合纳米纤维的表征"> 6.2 PPy/SnO2中空复合纳米纤维的表征
2中空复合纳米纤维的SEM表征"> 6.2.1 PPy/SnO2中空复合纳米纤维的SEM表征
2中空复合纳米纤维的TEM表征"> 6.2.2 PPy/SnO2中空复合纳米纤维的TEM表征
2中空复合纳米纤维的XRD表征"> 6.2.3 PPy/SnO2中空复合纳米纤维的XRD表征
2中空复合纳米纤维的Raman表征"> 6.2.4 PPy/SnO2中空复合纳米纤维的Raman表征
2中空复合纳米纤维的FT-IR表征"> 6.2.5 PPy/SnO2中空复合纳米纤维的FT-IR表征
2中空复合纳米纤维的气敏性能及气敏机理"> 6.3 PPy/SnO2中空复合纳米纤维的气敏性能及气敏机理
6.4 本章小结
7 总结
参考文献
个人简历
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Gas sensing performance of polyaniline/ZnO organic-inorganic hybrids for detecting VOCs at low temperature[J]. Jing Huang1, Taili Yang2, Yanfei Kang2, Yao Wang2, Shurong Wang2 1. Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering, Beijing 100101, China; 2. Department of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071, China. Journal of Natural Gas Chemistry. 2011(05)
[2]静电纺丝纳米纤维的应用进展[J]. 李岩,仇天宝,周治南,徐小燕. 材料导报. 2011(17)
[3]气体传感器的分类和应用[J]. 王胜权,张劲,刘小旭. 科技致富向导. 2011(20)
[4]静电纺丝法浅析[J]. 赵敏,潘福奎. 山东纺织科技. 2010(06)
[5]导电聚合物聚吡咯的制备、性质及其应用[J]. 蔡本慧,曹雷,王肇君. 化工科技市场. 2010(05)
[6]静电纺丝原理研究进展[J]. 薛聪,胡影影,黄争鸣. 高分子通报. 2009(06)
[7]气敏传感器及其应用[J]. 尤克,倪景秀. 仪表技术与传感器. 2007(07)
[8]导电聚吡咯的研究[J]. 李永舫. 高分子通报. 2005(04)
[9]聚吡咯/二氧化锡杂化材料的制备及气敏性研究[J]. 耿丽娜,王淑荣,李鹏,赵英强,张守民,吴世华. 无机化学学报. 2005(07)
[10]气体传感器及其发展[J]. 潘小青,刘庆成. 东华理工学院学报. 2004(01)
博士论文
[1]导电聚合物纳米复合薄膜的制备及其氨敏特性研究[D]. 太惠玲.电子科技大学 2008
[2]高分子纳米复合气敏材料及气体传感器[D]. 王会才.浙江大学 2007
硕士论文
[1]氧化钴和石墨烯复合电容材料的制备及性能研究[D]. 周栋.华南理工大学 2014
[2]SnO2纳米纤维的制备及气敏特性研究[D]. 宁玲玲.郑州大学 2011
[3]静电纺丝法制备导电聚合物纳米气敏复合材料及气敏特性研究[D]. 季善坐.浙江大学 2008
[4]一维二氧化锡纳米材料的合成、表征及其物性研究[D]. 陈媚媚.北京交通大学 2007
本文编号：3118575
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 综述
1.1 引言
1.2 气体传感器简介
1.2.1 气体传感器分类
1.2.2 气体传感器的性能参数
1.3 常见金属氧化物半导体和导电聚合物半导体材料简介
1.3.1 金属氧化物半导体简介
1.3.2 导电聚合物半导体简介
1.4 有机/无机复合纳米材料的制备及在气体传感器领域的应用
1.4.1 有机导电聚合物的制备方法
1.4.2 有机/无机复合纳米材料的制备方法
1.4.3 有机/无机复合纳米材料在气体传感领域的发展
1.4.4 有机/无机复合纳米材料的气敏机理
1.5 静电纺丝技术及其在气敏领域的应用
1.5.1 静电纺丝技术简介
1.5.2 静电纺丝在气敏领域的应用
1.6 本论文的主要研究内容和意义
1.6.1 论文的主要研究内容
1.6.2 研究意义
2 实验部分
2.1 化学试剂以及仪器设备
2.1.1 化学试剂
2.1.2 仪器设备
2.2 主要表征方法
2.2.1 扫描电子显微镜（SEM）
2.2.2 透射电子显微镜（TEM）
2.2.3 X射线衍射（XRD）
2.2.4 拉曼光谱（Raman）
2.2.5 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）
2.3 实验内容
2.3.1 PPy/氧化物半导体复合纳米纤维的制备及表征
2.3.2 气敏测试
3O4复合纳米纤维的制备及其气敏性能的研究">3 PPy/Co3O4复合纳米纤维的制备及其气敏性能的研究
3O4复合纳米纤维"> 3.1 原位气相化学氧化聚合法制备PPy/Co3O4复合纳米纤维
3O4纳米纤维"> 3.1.1 静电纺丝法制备Co3O4纳米纤维
3O4复合纳米纤维的制备"> 3.1.2 PPy/Co3O4复合纳米纤维的制备
3O4复合纳米纤维的表征"> 3.2 PPy/Co3O4复合纳米纤维的表征
3O4复合纳米纤维的SEM表征"> 3.2.1 PPy/Co3O4复合纳米纤维的SEM表征
3O4复合纳米纤维的TEM表征"> 3.2.2 PPy/Co3O4复合纳米纤维的TEM表征
3O4复合纳米纤维的XRD表征"> 3.2.3 PPy/Co3O4复合纳米纤维的XRD表征
3O4复合纳米纤维的Raman表征"> 3.2.4 PPy/Co3O4复合纳米纤维的Raman表征
3O4复合纳米纤维的气敏性能及气敏机理"> 3.3 PPy/Co3O4复合纳米纤维的气敏性能及气敏机理
3.4 本章小结
2复合纳米纤维的制备及其气敏性能的研究">4 PPy/SnO2复合纳米纤维的制备及其气敏性能的研究
2复合纳米纤维"> 4.1 原位气相化学氧化聚合法制备PPy/SnO2复合纳米纤维
2纳米纤维"> 4.1.1 静电纺丝法制备SnO2纳米纤维
2复合纳米纤维的制备"> 4.1.2 PPy/SnO2复合纳米纤维的制备
2复合纳米纤维的表征"> 4.2 PPy/SnO2复合纳米纤维的表征
2复合纳米纤维的SEM表征"> 4.2.1 PPy/SnO2复合纳米纤维的SEM表征
2复合纳米纤维的TEM表征"> 4.2.2 PPy/SnO2复合纳米纤维的TEM表征
2复合纳米纤维的XRD表征"> 4.2.3 PPy/SnO2复合纳米纤维的XRD表征
2复合纳米纤维的Raman表征"> 4.2.4 PPy/SnO2复合纳米纤维的Raman表征
2复合纳米纤维的气敏性能及气敏机理"> 4.3 PPy/SnO2复合纳米纤维的气敏性能及气敏机理
4.4 本章小结
2复合纳米纤维的制备及气敏性能的研究">5 PPy/Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的制备及气敏性能的研究
2复合纳米纤维的制备及气敏性能"> 5.1 PPy/3at.%Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的制备及气敏性能
2复合纳米纤维"> 5.1.1 原位气相化学氧化聚合法制备PPy/3at.%Sb掺杂SnO2复合纳米纤维
2复合纳米纤维的SEM表征"> 5.1.2 PPy/3at.%Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的SEM表征
2复合纳米纤维的XRD表征"> 5.1.3 PPy/3at.%Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的XRD表征
2复合纳米纤维的Raman表征"> 5.1.4 PPy/3at.%Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的Raman表征
2复合纳米纤维的气敏性能"> 5.1.5 PPy/3at.%Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的气敏性能
2复合纳米纤维制备及气敏性能"> 5.2 PPy/15at.%Sb掺杂SnO2复合纳米纤维制备及气敏性能
2复合纳米纤维"> 5.2.1 原位气相化学氧化聚合法制备PPy/15at.% Sb掺杂SnO2复合纳米纤维
2复合纳米纤维的SEM表征"> 5.2.2 PPy/15at.% Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的SEM表征
2复合纳米纤维的XRD表征"> 5.2.3 PPy/15at.% Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的XRD表征
2复合纳米纤维的Raman表征"> 5.2.4 PPy/15at.% Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的Raman表征
2复合纳米纤维的气敏性能"> 5.2.5 PPy/15at.% Sb掺杂SnO2复合纳米纤维的气敏性能
5.3 本章小结
2中空复合纳米纤维及其气敏性能的研究">6 原位液相聚合法制备PPy/SnO2中空复合纳米纤维及其气敏性能的研究
2中空复合纳米纤维的制备"> 6.1 PPy/SnO2中空复合纳米纤维的制备
2中空复合纳米纤维的表征"> 6.2 PPy/SnO2中空复合纳米纤维的表征
2中空复合纳米纤维的SEM表征"> 6.2.1 PPy/SnO2中空复合纳米纤维的SEM表征
2中空复合纳米纤维的TEM表征"> 6.2.2 PPy/SnO2中空复合纳米纤维的TEM表征
2中空复合纳米纤维的XRD表征"> 6.2.3 PPy/SnO2中空复合纳米纤维的XRD表征
2中空复合纳米纤维的Raman表征"> 6.2.4 PPy/SnO2中空复合纳米纤维的Raman表征
2中空复合纳米纤维的FT-IR表征"> 6.2.5 PPy/SnO2中空复合纳米纤维的FT-IR表征
2中空复合纳米纤维的气敏性能及气敏机理"> 6.3 PPy/SnO2中空复合纳米纤维的气敏性能及气敏机理
6.4 本章小结
7 总结
参考文献
个人简历
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Gas sensing performance of polyaniline/ZnO organic-inorganic hybrids for detecting VOCs at low temperature[J]. Jing Huang1, Taili Yang2, Yanfei Kang2, Yao Wang2, Shurong Wang2 1. Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering, Beijing 100101, China; 2. Department of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071, China. Journal of Natural Gas Chemistry. 2011(05)
[2]静电纺丝纳米纤维的应用进展[J]. 李岩,仇天宝,周治南,徐小燕. 材料导报. 2011(17)
[3]气体传感器的分类和应用[J]. 王胜权,张劲,刘小旭. 科技致富向导. 2011(20)
[4]静电纺丝法浅析[J]. 赵敏,潘福奎. 山东纺织科技. 2010(06)
[5]导电聚合物聚吡咯的制备、性质及其应用[J]. 蔡本慧,曹雷,王肇君. 化工科技市场. 2010(05)
[6]静电纺丝原理研究进展[J]. 薛聪,胡影影,黄争鸣. 高分子通报. 2009(06)
[7]气敏传感器及其应用[J]. 尤克,倪景秀. 仪表技术与传感器. 2007(07)
[8]导电聚吡咯的研究[J]. 李永舫. 高分子通报. 2005(04)
[9]聚吡咯/二氧化锡杂化材料的制备及气敏性研究[J]. 耿丽娜,王淑荣,李鹏,赵英强,张守民,吴世华. 无机化学学报. 2005(07)
[10]气体传感器及其发展[J]. 潘小青,刘庆成. 东华理工学院学报. 2004(01)
博士论文
[1]导电聚合物纳米复合薄膜的制备及其氨敏特性研究[D]. 太惠玲.电子科技大学 2008
[2]高分子纳米复合气敏材料及气体传感器[D]. 王会才.浙江大学 2007
硕士论文
[1]氧化钴和石墨烯复合电容材料的制备及性能研究[D]. 周栋.华南理工大学 2014
[2]SnO2纳米纤维的制备及气敏特性研究[D]. 宁玲玲.郑州大学 2011
[3]静电纺丝法制备导电聚合物纳米气敏复合材料及气敏特性研究[D]. 季善坐.浙江大学 2008
[4]一维二氧化锡纳米材料的合成、表征及其物性研究[D]. 陈媚媚.北京交通大学 2007
本文编号：3118575
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