石墨烯-聚苯胺復(fù)合薄膜的制備及其氨敏特性研究.pdf

1、石墨烯材料具有極大的比表面積和優(yōu)良的電學(xué)性質(zhì)，在電子學(xué)、傳感器、新能源材料和器件、光學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用前景。本論文以石墨烯、負(fù)載氧化錫的石墨烯和苯胺為原料，制備了石墨烯-聚苯胺二元復(fù)合薄膜和負(fù)載氧化錫的石墨烯-聚苯胺三元復(fù)合氨敏膜，分別采用掃描電鏡（SEM）和紫外-可見光譜（UV-Vis）對(duì)薄膜微觀形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征；以平面微叉指電極為傳感器件結(jié)構(gòu)制備了復(fù)合薄膜氨氣傳感器，室溫條件下測(cè)試了其氣敏特性，研究了石墨烯摻

2、雜量和制備工藝對(duì)傳感器氨敏性能的影響，并分析了復(fù)合薄膜傳感器氣敏機(jī)理。論文的主要內(nèi)容如下：
　　1.運(yùn)用原位自組裝技術(shù)制備了石墨烯-聚苯胺復(fù)合薄膜（1-GR-PANI），研究了石墨烯摻雜量對(duì)復(fù)合薄膜氣敏性能的影響，對(duì)比分析了石墨烯/聚苯胺分層薄膜（1-GR/PANI）和復(fù)合薄膜的氨氣敏感性能。研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合薄膜呈現(xiàn)為納米纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，比單一聚苯胺薄膜（PANI）生長更均勻，薄膜孔隙更大，具有更大的比表面積，顯示出比單一PANI薄膜更

3、優(yōu)的氣敏特性。當(dāng)苯胺單體量為0.002mol，石墨烯摻雜量為1mg時(shí)，復(fù)合薄膜的敏感性能最佳。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明制備工藝對(duì)薄膜的氣敏性能有較大影響，復(fù)合薄膜傳感器的氣敏性能優(yōu)于分層薄膜，分析認(rèn)為可能是石墨烯不僅為苯胺單體聚合提供了基體，增大復(fù)合薄膜的比表面積，同時(shí)對(duì)聚苯胺有摻雜作用，在復(fù)合薄膜中形成π-π共軛結(jié)構(gòu)，有利于載流子傳輸。
　　2.運(yùn)用原位氧化聚合法制備了負(fù)載氧化錫的石墨烯-聚苯胺（30-GS-PANI）復(fù)合材料，采用旋涂制膜

4、工藝制備了單一PANI、負(fù)載氧化錫的石墨烯薄膜（30-GS）和30-GS-PANI復(fù)合薄膜，并研究了其氨氣敏感特性。30-GS-PANI的表面形貌和紫外光譜分析表明，PANI和GS并不是簡單的物理混合，而是在形成復(fù)合材料時(shí)發(fā)生了一定的化學(xué)相互作用，PANI圍繞GS納米片生長，形成均勻的納米纖維結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)研究了GS摻雜量對(duì)30-GS-PANI性能的影響，當(dāng)GS摻雜量為30mg，苯胺為0.002mol時(shí)，復(fù)合薄膜具有最佳的氣敏性能。實(shí)驗(yàn)同時(shí)