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有机复合膜与传感器的室温气敏性研究

马兴法  
【摘要】:气敏材料与传感器已广泛用于电子鼻、电子舌等仿生系统的设计。在食品工业、环保检测、反恐、防恐、毒品检测、人类、动物一些疾病的早期预测和适时在线监控等方面具有重要的应用价值。研究高灵敏度、快速响应、重现性良好和室温可逆的有机薄膜传感器。同时,通过材料-工艺-器件性能的相关性研究,探讨有机膜的气敏规律性,用于指导新材料的设计和开发。对该领域的深入研究开发和材料与器件的推广应用具有重要的意义。 本文概述了有机气敏材料的研究进展,分析了影响气敏性的主要因素及改进措施。针对这些问题,从敏感材料和制备工艺入手,探讨了如何改善这些性能的有效途径。 研究了酞菁薄膜-非氧化性气体这一弱相互作用体系,比较了全氟代酞菁化合物对室温气敏性的影响。结果表明,氟取代明显改善了ZnPc对系列还原性气体(氨、三甲基胺、甲基胺和三乙基胺)的敏感性和选择性,对部分气体大幅度提高了其响应速度和灵敏度。其灵敏度可提高2-3个数量级。对卟啉类化合物及其全氟代衍生物电响应敏感性的考察结果表明,氟代显著改善了卟啉锌对氨的敏感性,响应速度提高了30倍以上。 为进一步提高有机薄膜的灵敏度和响应速度,对导电性聚合物进行了相应研究。基于导电聚合物的电导强烈依赖于掺杂和去掺杂,采用原位制备、自掺杂等方式,获得了快速响应、高灵敏的有机薄膜。其灵敏度和响应速度远远高于采用传统的旋涂方式获得的相应薄膜,其灵敏度提高了3-4个数量级。为进一步完善旋涂工艺,通过添加少量聚电解质诱导的方式,在保持较高敏感性和快速响应的前提下,改善了其成膜工艺。 通过添加少量的三氟化硼乙醚,利用分子间的相互作用降低噻吩的


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