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关于硫化氢气体传感器的制备

硫化氢传感器.jpg

硫化氢气体是一种无色、易燃、腐蚀性、具有臭鸡蛋气味的恶臭气体。它是一种神经毒剂,当浓度超过一定范围时对人体健康有致命危害。硫化氢的巨大危害,使得在工业生产和日常生活中对其进行检测具有重大的意义,同时能够对硫化氢气体进行快速和准确的检测一直是国内外研究工作者的重大课题。本论文研究了基于不同敏感材料的硫化氢传感器的制备方法,测试了传感器的气敏性能,主要工作总结如下:1.本论文中选择的是叉指结构的电阻式气体传感器。采用了两种类型的敏感材料,一种是碳纳米管及其氯金酸掺杂的碳纳米管复合材料;一种是有机物/碳纳米管的复合材料,有机物分别是聚苯胺和DPPD。实验采用气喷工艺沉积敏感薄膜,制备了基于本征碳纳米管、MWNTS/HAuCl4、PANI/MWNTs、DPPD/MWNTs复合膜的传感器,通过搭建气敏测试平台在室温下测试了这四种传感器对硫化氢气体的气敏特性。2.室温下测试并分析比较了基于本征碳纳米管和MWNTS/HAuCl4复合膜的传感器对硫化氢气体的不同气敏特性。实验结果表明,MWNTS/HAuCl4复合膜对H2S的响应远大于本征碳纳米管的响应。这两种基于碳纳米管的传感器具有良好的快速响应—恢复特性、重复性、稳定性均较好,MWNTS/HAuCl4复合膜略差,基线漂移稍微严重些。同时,这两种传感器都是较理想的线性器件。但这两种传感器均表现出较差的选择性,对干扰气体的响应相差不大。对两种薄膜进行表面形貌测试,发现掺杂氯金酸的碳纳米管表面孔洞更多,吸附位更多,这能一定程度解释气敏性差异的原因。最后,结合表面形貌对碳纳米管敏感机理进行了解释。3.室温下测试并分析比较了基于PANI/MWNTs和DPPD/MWNTs复合膜的传感器对硫化氢气体的不同气敏特性。实验结果表面,PANI/MWNTs复合膜的传感器响应远大于DPPD/MWNTs复合膜,但在重复性、线性度、稳定性上均不如后者,恢复性差,响应时间长。另外,这两种有机复合膜的传感器在选择性上均得到了不同程度的提高,尤其是PANI/MWNTs复合膜,DPPD/MWNTs复合膜对硫化物的选择性还有待提高。对两种复合膜进行表面形貌测试,发现有机物在碳纳米管的填充下分布更加均匀,碳纳米管在有机物中形成了较好的导电沟道。最后,尝试对有机物敏感机理进行了解释。

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