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      聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸及其復(fù)合材料氣敏性能研究進(jìn)展

      2022-11-27 06:03:24王慧宇胡瑋玥王明昊陳淑芬
      高分子材料科學(xué)與工程 2022年9期
      關(guān)鍵詞:氣敏襯底表面積

      石 宇, 李 雪, 王慧宇, 胡瑋玥, 王明昊, 陳淑芬

      (1.南京工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院,江蘇南京 211167;2.南京郵電大學(xué)信息材料與納米技術(shù)研究院,江蘇南京 210023)

      聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)是一種常見的導(dǎo)電聚合物,由于其電導(dǎo)率高、分子構(gòu)成簡單、易合成、環(huán)境穩(wěn)定性好、能隙小等特性被逐漸應(yīng)用在氣體傳感器領(lǐng)域[1]。氣體傳感器在醫(yī)學(xué)檢測、環(huán)境監(jiān)測、交通管制等重要行業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。目前,市場上主流的氣體傳感器還是以金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器為主[2],如SnO2[3,4],ZnO[5,6],WO3[7]等,但因其工作溫度較高、氣體選擇性較差、合成成本高,因此未能得到廣泛應(yīng)用。而PEDOT:PSS 具有合成工藝簡單、熱導(dǎo)率低、電導(dǎo)率高等優(yōu)點,已經(jīng)引起各國研究者的注意。本文主要介紹PEDOT:PSS 及其復(fù)合材料用于氣體傳感器方面的研究進(jìn)展。

      1 PEDOT:PSS

      PEDOT:PSS 其分子結(jié)構(gòu)如Fig.1 所示。由于其電導(dǎo)率高、能隙小等物理特性,在氣體傳感器應(yīng)用中有著不錯的前景。Tang 等[8]用納米級軟刻技術(shù)在硅襯底上制備了寬度為70 nm 的PEDOT:PSS 納米線,在室溫下對氨氣(NH3)和二氧化氮(NO2)的檢測 極 限 分 別 為0.557 mg/m3和0.047 mg/m3;與PEDOT:PSS 薄膜相比,擁有更快的響應(yīng)恢復(fù)時間57 s和162 s,主要是由于納米線比薄膜具有更大的比表面積,能夠吸附更多的氣體分子,通過這種納米級的軟刻技術(shù)可以更加簡單方便制備出低成本且性能更優(yōu)的氣體傳感器。Jaruwan 等[9]首次以PEDOT:PSS 為傳感層制備了用于氨檢測的器件,在室溫下,傳感器對69.65~696.5 mg/m3的氨氣有很好的選擇性和線性響應(yīng)。由于PEDOT:PSS 的p 型性質(zhì),當(dāng)接觸到還原性目標(biāo)氣體時,目標(biāo)氣體作為電子供體,PEDOT:PSS 上的載流子增加,電阻減小。Zhang 等[10]首次在膠帶上制備了檢測乙醇的柔性氣體傳感器,檢測飽和乙醇濃度范圍為5%~60%,有較好的線性變化,響應(yīng)恢復(fù)時間約為15 s 和41 s,將普通的襯底替換為膠帶能大大提高氣體傳感器的靈活性和適應(yīng)性。Rivadeneyra 等[11]通過噴墨打印技術(shù)在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯底上以PEDOT:PSS 為傳感層制備了測試濕度和溫度的傳感器件,通過對20~70 ℃溫度范圍和20%~90%濕度范圍進(jìn)行測試,研究發(fā)現(xiàn)傳感器對溫度表現(xiàn)出高線性響應(yīng),在濕度超過70%后,器件電阻急劇下降,這是由于PEDOT:PSS 薄膜吸水飽和后,在表面形成凸形的彎月面,會吸收由PSS 組成的薄膜,從而留下絕緣的PEDOT 薄膜,導(dǎo)致電阻急劇下降。對于單純的PEDOT:PSS 材料,其總體性能及適用性的提高可以通過:1)盡量減小材料顆粒尺寸;2)改變傳感器結(jié)構(gòu),例如采用柔性襯底等;3)改善沉積技術(shù),例如噴墨打印等更加方便快捷、低成本的技術(shù)。

      Fig.1 Molecular structure of PEDOT: PSS

      2 PEDOT:PSS 與無機(jī)半導(dǎo)體及與金屬材料的復(fù)合

      2.1 PEDOT:PSS 與金屬氧化物復(fù)合

      目前,已經(jīng)商業(yè)化的氣體傳感器仍然存在著不少的問題。影響其廣泛應(yīng)用的原因之一是需要提供較高的工作溫度,一般的金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器需要在150~400 ℃的溫度才能正常工作[12],然而在與PEDOT:PSS 復(fù)合之后,傳感器在室溫下也可以有較高的響應(yīng)。Lee 等[13]將二氧化錫(SnO2)納米粒子與PEDOT:PSS 復(fù)合制備了一種具有高電容性能、高導(dǎo)電率的超級電容器,與純PEDOT:PSS 相比,復(fù)合材料的電容性能更加優(yōu)越,歸因于其有著更大的比表面積和SnO2納米顆粒的贗電容。Shinde 等[14]在PET 襯底上制備了一系列氧化鎢(WO3)/PEDOT:PSS復(fù)合材料的氣體傳感器,其掃描電鏡照片如Fig.2,當(dāng)WO3的 含 量 為2.0 g/mL 時,對150.55 mg/m3NO2有著最高響應(yīng)2.31,且發(fā)現(xiàn)當(dāng)WO3含量低于2.0 g/mL時,復(fù)合材料整體由PEDOT:PSS 主導(dǎo)呈p 型,與氧化性氣體接觸,載流子減少,材料的電阻增加,器件的整體響應(yīng)減弱。Ram 等[15]通過化學(xué)混合和澆鑄技術(shù)在玻璃基板上制備了PEDOT:PSS/WO3復(fù)合材料傳感器,對950.93 mg/m3液化石油氣(LPG),響應(yīng)恢復(fù)時間分別為29.4 s 和54 s。Ram 等[16]研究了離子束照射對PEDOT:PSS/WO3復(fù)合材料的氣敏性能影響,復(fù)合材料薄膜在經(jīng)過離子束照射后,與原始薄膜相比傳感器響應(yīng)有所下降,他們認(rèn)為這可能是因為材料形成了缺陷(材料炭化)或離子束使材料的連續(xù)性有所下降。Khasim 等[17]研究了PEDOT:PSS與二氧化鈦(TiO2)納米復(fù)合材料的氣敏性能以及濕度對傳感器響應(yīng)的影響,在濃度306.7 mg/m3的一氧化氮(NO)下,復(fù)合材料薄膜的靈敏度為96%,同時在濕度范圍為10%~90%時,傳感器的響應(yīng)幾乎不變、保持穩(wěn)定。原因歸納以下幾點:1)p 型的PEDOT:PSS 與n 型的TiO2形成了p-n 異質(zhì)結(jié),使得載流子可以更輕易地通過薄膜;2)由于納米TiO2粒子的存在,在復(fù)合材料薄膜有了更大的比表面積,可以吸附更多的氣體分子。Tu 等[18]通過退火控制氧化鋅(ZnO)納米棒/PEDOT:PSS 復(fù)合材料的氧空位,發(fā)現(xiàn)在氮氣中退火的復(fù)合材料的氣敏性能有顯著的提升,這是由于退火可以調(diào)整納米的缺陷特性,從而可以改善復(fù)合材料的p-n 異質(zhì)結(jié),進(jìn)而提升氣敏性能。金屬氧化物(納米級)摻入PEDOT:PSS 一方面可以增加材料表面的粗糙度,使得比表面積增強(qiáng),氣敏性能顯著提升;另一方面復(fù)合材料之間有利于形成異質(zhì)結(jié),有助于載流子的流動,進(jìn)一步提升氣敏性能,同時對摻雜的金屬氧化物的濃度進(jìn)行優(yōu)化也是極為重要的,過多或過少都會使導(dǎo)電通道變得單一,不利于性能的提高。

      Fig.2 SEM photos of (a)0.25 g/mL, (b)0.5 g/mL,(c)1.0 g/mL and (d)2.0 g/mL WO3 content of composite

      2.2 PEDOT:PSS 與納米金屬材料復(fù)合

      納米級金屬材料因其具有極強(qiáng)的催化作用,與PEDOT:PSS 復(fù)合可以顯著增強(qiáng)器件的傳感性能,然而納米金屬材料的制備對工藝和條件要求極為苛刻,傳統(tǒng)的金屬材料制備方法如冶煉、熱處理等極難獲得納米級的金屬材料,所以近年來對這方面的報道還不多。Zhu 等[19]利用電化學(xué)技術(shù)在PEDOT:PSS 上生長了鈀(Pb)傳感層,研究其對氫氣(H2)的響應(yīng),發(fā)現(xiàn)當(dāng)H2濃度高于1%時,傳感器響應(yīng)時間縮短至34(±6 s),當(dāng)濃度增加到4%時傳感器的響應(yīng)時間達(dá)到下限19(±4 s),與未生長Pb 傳感層相比,響應(yīng)時間顯著縮短。Khalil 等[20]將金納米粒子填充在PEDOT:PSS 上,研究其對揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的不敏感性,發(fā)現(xiàn)當(dāng)金納米粒子的填充量達(dá)到閾值5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時,會發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象,導(dǎo)致對揮發(fā)性有機(jī)物的滲透阻礙降低,樣品的電阻增加(靈敏度提高)。貴金屬如Au,Ag,Pb 等自身就具有極強(qiáng)的催化作用,在增強(qiáng)對目標(biāo)氣體分子的吸附同時加快載流子的流通,而且納米級的金屬材料顆粒直徑小,摻雜到PEDOT:PSS 中,可以提供更多可用的活性位點。

      3 PEDOT:PSS 與新型納米碳材料的復(fù)合

      3.1 PEDOT:PSS 與碳納米管復(fù)合

      碳納米管是典型的一維材料,具有巨大的比表面積,對氣體分子的吸附能力更強(qiáng),將其與PEDOT:PSS 復(fù)合有望進(jìn)一步提升傳感器的氣敏性能。Xu等[21]將PEDOT:PSS、螺旋碳納米纖維、水性聚氨酯(WPU)復(fù)合,制備出的復(fù)合膜網(wǎng)絡(luò)連接完整且表面光滑,具有極大的比表面積和高彈性,在一定的應(yīng)變下,靈敏度達(dá)到25。Kim 等[22]研究了不同濃度PEDOT:PSS 與多壁碳納米管(MWCNT)的復(fù)合材料對乙醇和CO 的氣敏性能,響應(yīng)恢復(fù)時間和靈敏度都隨著PEDOT:PSS 的濃度增加而得到顯著的優(yōu)化,當(dāng)PEDOT:PSS 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時,在752.56 mg/m3乙醇?xì)夥罩?,響?yīng)時間由原始的18.0(±0.8 s)縮短至14.6(±0.9 s),恢復(fù)時間從59.3(±8.7 s)顯著縮短至32.3(±4.5 s),在1145.61 mg/m3CO 氣氛中,響應(yīng)時間由原始的16.3(±0.9s)縮短到10.6(±0.4 s),恢復(fù)時間從38.3(±1.9 s)縮短到24.6(±1.2 s),雖然PEDOT:PSS 的濃度增加會減少材料吸附目標(biāo)氣體分子的位點,但是由于PEDOT:PSS 的高導(dǎo)電率,能加快樣品的電荷轉(zhuǎn)移。Alshammari 等[23]通過噴墨打印技術(shù)在柔性襯底上制備了碳納米管氣體傳感器,并用PEDOT:PSS 和羥酸(COOH)對其進(jìn)行功能化,在376.28~1881.4 mg/m3的乙醇?xì)夥罩校瑐鞲衅鞯捻憫?yīng)恢復(fù)時間都有所縮短,靈敏度也有一定的提升,平均增強(qiáng)因子(功能化碳納米管的靈敏度/原始碳納米管的靈敏度)達(dá)到2.5,他們認(rèn)為氧的電負(fù)性比碳高,氧分子會從乙醇中奪取更多的電子,降低了碳納米管內(nèi)部的空穴濃度,靈敏度得以提升。上述研究都展示出將碳納米管(線)與PEDOT:PSS 復(fù)合,可以有效地縮短響應(yīng)恢復(fù)時間,在降低一定量表面粗糙度的同時,可以獲取更高的導(dǎo)電率。

      3.2 PEDOT:PSS 與石墨烯復(fù)合

      石墨烯作為一種典型的二維材料,因其具有超高的電導(dǎo)率、超低的熱導(dǎo)率而受到各國研究者的廣泛關(guān)注[24],并將其與同樣具有較高電導(dǎo)率的PEDOT:PSS 復(fù)合來提升氣敏性能。Sayyad 等[25]通過滴注法在塑料襯底上制備了PEDOT:PSS/氧化石墨烯(GO)薄膜,室溫下在1.31~104.8 mg/m3的二氧化硫(SO2)氣氛中表現(xiàn)出高選擇性和靈敏度,在26.2 mg/m3SO2中響應(yīng)、恢復(fù)時間分別為81 s 和92 s。Park 等[26]將PEDOT:PSS 與快速熱化學(xué)氣相沉積(RTCVD)制備出的石墨烯復(fù)合,發(fā)現(xiàn)PEDOT:PSS 包裹的石墨烯比未包裹的石墨烯的晶界要更大,具有更好的電效應(yīng),C=C 結(jié)合能的增加說明在雜化膜內(nèi),石墨烯與PEDOT:PSS 之間有著強(qiáng)烈的π鍵堆積作用,反映出石墨烯與PEDOT:PSS 緊密結(jié)合,這種快熱氣相沉積法,可以制備出結(jié)合更加密切的薄膜,且可以通過控制參數(shù)來調(diào)節(jié)薄膜的形貌、厚度等。 Pasupuleti 等[27]在硅酸鎵鑭(LGS)襯底上沉積了GO/PEDOT:PSS復(fù)合材料,復(fù)合材料的比表面積由原始PEDOT:PSS的42.1 m2/g 急劇增加至222.8 m2/g,比表面積的顯著增加意味著活性位點的增多,在188.18 mg/m3的NO2氣氛中,響應(yīng)恢復(fù)時間分別為35 s 和10 s,他們將優(yōu)越的氣敏性能歸因于PEDOT:PSS 與GO 之間的π-π作用優(yōu)化了孔隙,可以提供更多的活性位點;復(fù)合納米材料之間的協(xié)同作用也促進(jìn)了吸附氣體分子的活性位點;GO/PEDOT:PSS 中存在著大量的官能團(tuán),這些官能團(tuán)會有效地增強(qiáng)對揮發(fā)性氣體的吸收。Pasha 等[28]研究了不同濃度氧化還原石墨烯(rGO)與PEDOT:PSS 復(fù)合材料對氨氣的氣敏性能,發(fā)現(xiàn)隨著rGO 的濃度不斷提高,傳感器對氨氣的靈敏度也不斷提升,10%rGO/PEDOT:PSS 在室溫時對696.52 mg/m3氨氣的靈敏度為87%,比純PEDOT:PSS提升了3 倍,響應(yīng)、恢復(fù)時間分別為1.05 min 和2.84 min,相比于純PEDOT:PSS,縮短了1/2,因為rGO 的摻雜使得薄膜表面的粗糙度由原始的5.2 nm 提升至71.8 nm(10%rGO/PEDOT:PSS),正是由于表面粗糙度的提高,使得薄膜表面的活性位點大幅增加,可吸附的氣體分子增多,增強(qiáng)了對氨氣的氣敏性能。Hasani 等[29]在n 型砷化鎵基板上沉積了不同比例氧化石墨烯(GO)和PEDOT:PSS 復(fù)合材料薄膜,當(dāng)GO 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04%時,薄膜的導(dǎo)電率最高,且在濃度13.93 mg/m3的NH3中,靈敏度達(dá)到194,響應(yīng)、恢復(fù)時間分別為95 s 和121 s,PEDOT:PSS 鏈完整有序地排列在GO 上,而當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0.04%時,在庫侖力的作用下,PEDOT:PSS 鏈會發(fā)生蜷縮甚至重疊在一起,如Fig.3 所示,此時的活性位點就會減少,氣敏性能也隨之減弱。與純PEDOT:PSS 相比,復(fù)合材料無論是導(dǎo)電率還是靈敏度都提升了很多。

      Fig.3 (a) 0.04% GO doped PEDOT: PSS and (b) 0.08% GO doped PEDOT: PSS film

      3.3 PEDOT:PSS 與過渡金屬碳化物復(fù)合

      MXene 是一種新型的二維層狀無機(jī)化合物,由于其優(yōu)異的導(dǎo)電性、親水性、優(yōu)異的力學(xué)性能、大且可調(diào)的層間距、豐富的表面官能團(tuán)和大的比表面積,在氣體傳感器領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注[30]。Jin 等[31]通過浸涂技術(shù)將一系列Ti3C2TxMXene/PEDOT:PSS 材料制備成氣體傳感器,發(fā)現(xiàn)當(dāng)MXene的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時,復(fù)合材料的氣敏性能最佳,因為此時的復(fù)合材料薄膜的比表面積最大,提供的活性位點最多,在69.65 mg/m3的NH3氣氛中,靈敏度為36.6%,響應(yīng)、恢復(fù)時間分別為116 s 和40 s,復(fù)合材料薄膜的檢測極限為6.96 mg/m3,該材料與純相PEDOT:PSS 相比,性能有了極大的提升。Wang 等[32]開 發(fā) 出 質(zhì) 量 比 為4∶1 的PEDOT:PSS/Ti3C2Tx復(fù)合材料用于制備甲醇檢測氣體傳感器,在392.64 mg/m3的甲醇和564.42 mg/m3乙醇?xì)夥罩?,相?yīng)比高達(dá)5.54,響應(yīng)、恢復(fù)時間可以通過優(yōu)化薄膜、器件結(jié)構(gòu)等方法來縮短。

      4 PEDOT:PSS 與聚合物材料的復(fù)合

      聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PTH)、聚苯胺(PANI)是3種最為穩(wěn)定且最為重要的聚合物[33],這些聚合物一般都可通過摻雜的手段來獲取高導(dǎo)電率。當(dāng)本身就有較高導(dǎo)電率的PEDOT:PSS 與他們復(fù)合時可以有效地提升其氣敏性能。Chuang 等[34]制備了基于祖母綠聚苯胺(EB-PANI)/PEDOT:PSS 復(fù)合材料氣體傳感器,在1800~36000.18 mg/m3的CO2氣氛中,響應(yīng)范圍為3.24%~10.09%。Zhang 等[35]通過靜電紡絲技術(shù)制備了PEDOT:PSS/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)復(fù)合材料氣體傳感器,對低濃度(5.73~57.3 mg/m3)的CO 極為敏感,且在57.3 mg/m3時,傳感器的響應(yīng)達(dá)到飽和值。Zhang 等[36]通過高壓氣流輔助靜電紡絲法制備了聚乙烯醇(PVA)/PEDOT:PSS 復(fù)合材料超細(xì)纖維(平均直徑68 nm,如Fig.4 所示),在34.83 mg/m3氨氣氣氛中,響應(yīng)時間短于6 s,而傳統(tǒng)紡絲纖維(平均直徑263 nm)的響應(yīng)時間長于10 s,且超細(xì)纖維與傳統(tǒng)纖維相比,在低濃度的氨氣中,具有更高的靈敏度,這是由于超細(xì)纖維具有更大的比表面積,尺寸更小所以對低濃度的目標(biāo)氣體更加靈敏。該方法不同于傳統(tǒng)靜電紡絲法,能夠制備出直徑尺寸更小的纖維。Morais 等[37]在商用紙張上制備了一種低成本的聚苯胺(PANI)/PEDOT:PSS 復(fù)合材料濕敏傳感器,在濕度從16%變化到98%時,傳感器的響應(yīng)為200%,且需要10 min 達(dá)到飽和,當(dāng)相對濕度不變時,傳感器展示出較好的穩(wěn)定性,將傳感器的適用性和實用性都發(fā)揮了出來,為未來的柔性傳感器提供了方法。

      Fig.4 (a) PEDOT: SEM photos and average diameter of fibers obtained by PSS / PVA high pressure air assisted spinning and (b) PEDOT: SEM photos and average diameter of PSS / PVA fibers obtained by traditional electrospinning

      Fig.5 (a) Water molecules diffuse into PEDOT: PSS film to form H3O and (SO3)- to expand the film and (b) DMSO added to PEDOT: PSS to aggregate PEDOT domain

      Almukhlifi 等[38]報道了一種基于PEDOT:PSS/SnO2并用二甲基亞砜(DMSO)和聚乙烯醇進(jìn)行處理的氣體傳感器,室溫下對190.19 mg/m3石油氣(LPG),最大靈敏度為79%,響應(yīng)時間為25 s,恢復(fù)時間為30 s,具有較好的選擇性和穩(wěn)定性。Khasim等[39]報道了基于PVA 改性的PEDOT:PSS/TiO2復(fù)合材料濕敏傳感器,PEDOT:PSS/PVA/TiO2(質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%)在相對濕度為80%時,響應(yīng)、恢復(fù)時間分別為10 s 和50 s,具有高靈敏度96%,因為TiO2的摻入并加上PVA 的處理作用,使復(fù)合材料相比于純PEDOT:PSS具有更好的熱穩(wěn)定性、均勻性、導(dǎo)電性。在日常的檢測中,由于空氣中水分子的存在會對傳感器的精準(zhǔn)性造成一定的影響,Li 等[40]開發(fā)出一種基于DMSO/PEDOT:PSS/AgNW 復(fù)合材料的氣體傳感器,其對氨氣極為敏感,而對濕度變化則基本無響應(yīng),原始PEDOT:PSS 對濕度有著較高的靈敏性,當(dāng)接觸到水分子時,會使PEDOT 鏈與PSS 鏈相分離,而PSS 鏈具有較強(qiáng)的親水性,當(dāng)加入DMSO 后,會使分散的PEDOT 鏈聚集起來形成一定的富含PEDOT 的區(qū)域,如Fig.5 所示,并主導(dǎo)復(fù)合材料的性質(zhì),這樣既保留了PEDOT:PSS 的導(dǎo)電性又抑制了對濕度的敏感性,再加入一定的銀納米線(AgNW),可以進(jìn)一步增強(qiáng)復(fù)合材料對氨氣的響應(yīng),并將檢測下限繼續(xù)降低。余佳芮等[41]總結(jié)出DMSO 摻雜進(jìn)PEDOT:PSS之后可以提升其電導(dǎo)率、修正功函數(shù),改善其熱電性能、界面性能、力學(xué)性能,以及電化學(xué)性能。

      5 結(jié)語與展望

      本文從純相PEDOT:PSS、PEDOT:PSS 與無機(jī)半導(dǎo)體/金屬復(fù)合、PEDOT:PSS 與有機(jī)聚合物以及與碳材料復(fù)合的角度綜述了近幾年來PEDOT:PSS 及其復(fù)合材料在氣體傳感器中的研究進(jìn)展。

      (1)在單純PEDOT:PSS 方面,主要是將材料的顆粒尺寸進(jìn)行優(yōu)化或是改變襯底,在優(yōu)化顆粒尺寸方面,已經(jīng)開發(fā)出通過納米級軟刻技術(shù)制備出的PEDOT:PSS 納米線,與傳統(tǒng)PEDOT:PSS 薄膜相比,其具有更高的比表面積,性能也更加優(yōu)越。在改變襯底方面,開發(fā)出在膠帶襯底上制備氣體傳感器,進(jìn)一步提升目前傳感器的便攜性與適用性,隨著制備技術(shù)的發(fā)展,會有更加高性能的便攜氣體傳感器被開發(fā)出來。

      (2)在PEDOT:PSS 與無機(jī)半導(dǎo)體/金屬復(fù)合材料方面,金屬的摻雜均是以納米貴金屬材料為主,目的是增強(qiáng)催化作用和增大比表面積,加強(qiáng)對標(biāo)氣體分子的吸附。金屬氧化物基本是以n 型為主,PEDOT:PSS 整體呈現(xiàn)p 型,兩者復(fù)合易形成p-n 異質(zhì)結(jié),加強(qiáng)載流子的通過。近幾年來,由于石墨烯、碳納米管、過渡金屬碳(氮)化物本身就具有超高的比表面積及導(dǎo)電率,而被越來越多的研究者重視并應(yīng)用于氣體傳感器中,用快速熱化學(xué)氣相沉積法制備出的復(fù)合材料薄膜均勻性極好,導(dǎo)電性能更強(qiáng)。

      (3)在PEDOT:PSS 與有機(jī)聚合物復(fù)合材料方面,基于高壓氣流輔助紡絲技術(shù),制備出平均直徑更小的薄膜,復(fù)合材料之間結(jié)合得更加緊密,通過二次摻雜對復(fù)合材料進(jìn)行改性,在保留對目標(biāo)氣體的敏感的同時,降低水分子對檢測的干擾。從基礎(chǔ)單一的材料發(fā)展到復(fù)雜多種的復(fù)合材料,從傳統(tǒng)的靜電紡絲技術(shù)、旋涂技術(shù)等發(fā)展到高壓氣流輔助紡絲技術(shù)、噴墨打印技術(shù)、快速熱化學(xué)氣相沉積技術(shù)等,從常規(guī)的硅襯底發(fā)展到膠帶襯底等等,越來越多的高性能的氣體傳感器被開發(fā)出來,氣體傳感器可以應(yīng)用到更多的場合、更廣的領(lǐng)域,未來將會有更高性能的氣體傳感器面世。

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