AAO模板法制备聚吡咯纳米线阵列及其敏感特性研究

发布时间：2019-07-21 06:57

【摘要】： 纳米材料的有序微阵列体系的制备对于规模化功能器件如传感器等的研制具有重要的意义。阳极氧化铝模板(AAO)具有高度有序的阵列结构,而且制备工艺简单、易于工业化生产等特点,用氧化铝模板制备纳米材料有序阵列体系已被视为最有前途的方法之一。本文主要研究了采用AAO模板电化学合成聚吡咯纳米线阵列结构,将聚吡咯纳米线阵列利用半导体工艺制做成了气体传感器,用来检测氨气,并对其响应原理给出了解释。另外,本论文还探讨了聚吡咯阵列器件检测挥发性有机化合物的蒸气,初步探讨了聚吡咯纳米线阵列测试溶液中的挥发性有机物。论文第一章介绍了导电聚合物的发展、导电机制和应用,导电聚吡咯材料的发现和合成方法,以及在传感器方面的应用,最后介绍了挥发性有机化合物的危害及其检测方法。论文第二章主要研究了恒压下有序阳极氧化铝模板的制备,将氧化铝模板一面蒸金后作为工作电极,采用三电极,在不同溶剂中用电化学方法恒电位合成聚吡咯纳米线阵列结构。用扫描电子显微镜、红外光谱、XPS、XRD对水溶液中合成的聚吡咯纳米线进行了形貌、结构和结晶程度的表征和分析。论文第三章以聚吡咯纳米线为气敏材料,制备了阵列式气体传感器,测量了器件对氨气的响应,氨气是一种富电子气体,与聚吡咯纳米线作用后,聚吡咯结构中的空穴减少,引起电阻的变化。由于聚吡咯纳米线阵列中存在大量的气体扩散空间,而且纳米线直径较小,所以制备的传感器对气体的吸附和脱附速度快,响应和恢复时间短,灵敏度也有很大提高,而且在1.5 ppm-77 ppm范围内,氨气浓度的倒数与灵敏度的倒数成线性关系。对气体的响应机理也给出了合理的解释。第四章主要利用聚吡咯纳米线阵列结构的电阻变化检测了丙酮、间二甲苯挥发性有机化合物,利用电容信号的变化初步研究了聚吡咯纳米线阵列电容器对溶剂(正己烷)中邻二氯苯的检测。最后对论文的工作进行了总结,并对下一步工作提出了展望。
【图文】：

极化子与双极化子的示意图
阳极氧化铝模板的制备

分布较为随机，孔径大小不均一。二次氧化的条件除时间外均和一次氧化相同，二次氧化的时间视所需膜厚的要求而定。本实验二次氧化时间为 12 h，二次氧化后，用饱和的 SnCl4进行置换反应除去背面的铝，然后清洗，烘干后，用 6wt%的 H3PO4除去氧化膜底部的阻碍层，，除铝的一面与 H3PO4接触，直至模板表面有溶液渗出，表面通孔完毕。然后清洗干净，烘干备用。氧化铝膜的孔径大小取决于阳极电压、电解液类型、浓度及在 6wt%的 H3PO4溶液中浸泡的时间。铝的阳极氧化膜的制备可用示意图 2.1来表示：
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TB383.1

【参考文献】