基于聚苯胺/碳纳米管复合气敏材料的LC无线气体传感器研究

发布时间：2023-02-18 15:04

　　随着工业生产的发展,环境污染问题变得越发严重,如何实现对有害气体的快速、精准检测就显得尤为迫切。课题组前期研究的气体传感器是利用半导体材料掺杂作为敏感材料,具有响应恢复时间短、灵敏度高等诸多优点;然而前期的研究成果仍存在一些局限性,比如均需要电源为传感器供电、工作温度较高,在输送天然气的密闭管道等环境下检测特定气体的含量就无法使用此类传感器,应用领域受到了很大的限制。鉴于以上有源传感器的局限性,本文提出了一种以LC互感耦合原理的无线无源气体传感器,利用稳定性高、在常温下就可以工作的聚苯胺/碳纳米管作为传感器的气敏材料,通过合理的方法制备出了无线无源气体传感器,实现了常温下传感器的非接触测试。主要研究内容如下:研究了气体敏感材料的相关特性,通过浓HNO₃和浓H₂SO₄这两种的混合酸溶液对碳纳米管材料进行化学修饰,引入了一定的官能团,通过扫描电子显微镜对其进行表征发现,酸化后的碳纳米管具有更多的缝隙,吸附气体分子的能力和对其他敏感纳米材料的掺杂能力都有一定的增强;将氨基苯单体聚合生成聚苯胺附着于碳纳米管表面,从而形成聚苯胺/...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 无线无源气体传感器
        1.2.2 气体敏感材料
    1.3 论文主要研究内容
第二章 LC谐振式无源气敏传感器的相关理论及结构仿真
    2.1 概述
    2.2 传感器的原理分析
        2.2.1 传感器信号的读取
        2.2.2 平面螺旋电感式气敏传感器的敏感机理
        2.2.3 叉指电容无线无源气体传感器的敏感机理
    2.3 LC传感器的结构设计与仿真
        2.3.1 平面螺旋电感式结构的设计与仿真
        2.3.2 叉指电容式气敏基础结构的设计与仿真
    2.4 LC谐振式无源气敏基础结构的制备
    2.5 本章小结
第三章 碳纳米管/聚苯胺复合材料的制备
    3.1 碳纳米管的分散处理
        3.1.1 实验试剂与仪器
        3.1.2 碳纳米管的酸化处理
        3.1.3 气敏性能测试
    3.2 聚苯胺的研究
        3.2.1 聚苯胺的结构
        3.2.2 聚苯胺的性质
        3.2.3 聚苯胺的合成方法
    3.3 碳纳米管和聚苯胺的掺杂
        3.3.1 实验试剂
        3.3.2 聚苯胺和碳纳米管材料的复合
        3.3.3 复合材料的气敏特性分析
        3.3.4 气敏机理
    3.4 本章小结
第四章 LC谐振式无线无源气体传感器的制备与测试
    4.1 概述
    4.2 基于LC谐振式无源气敏传感器的制备
    4.3 基于LC谐振式气敏传感器的测试
        4.3.1 测试平台的搭建
        4.3.2 气体的配制
        4.3.3 集成螺旋电感式无源气体传感器的气敏性能测试
        4.3.4 集成叉指电容式无源气体传感器的气敏性能测试
    4.4 两种无线气体传感器的测试结果对比与分析
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 工作展望
参考文献
硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：3745193