氨气检测的聚苯胺碳纳米管复合敏感膜的研究与应用.pdf

第25卷第3期
传感技术学报
Vol 25 No. 3
2012年3月
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS
Mar.2012
The Research and Application of Polyaniline/Multi-walled Carbon Na
Composite Sensitive Membrane for Ammonia oss wio tubes
L/ Chunxiang, CHEN Dajing, CHEN Wei, CHEN Yuquan, PAN Min
(National Biose sor Special Laboratoy, Deamen ofbiomedical Engineering, Zhefiang niversity, Hang hou 310027, Chin)
Abstract: Carbon nanotube and Polyaniline(Pani )composite for gas sensing were investigated in this paper. Pani
coated multi-walled carbon nanotube(MWNT was synthesized by means of in-sute polymerization and
dielectrophoresis. The nano-composite sensor showed a 3.4 reversible resistance change to 10x 10"NH, with a
response time of 15 s while the sensitivities of Pani film sensor is 1.9 in the contrast experiment. The results indicate
that the nano-composite sensitivity and sensing dynamic are improved due to the nanostructure with ultra-high surface-
volume ratio and good conductivity,. The mechanismn of sensitivity to NI; of the sensor was also discussed
Key words: polyaniline; carbon nanotubes; in-sute polymerization; gas sensing
EEACC: 7230.
doi:10.3969/j.issn.1004-1699.2012.03.004
氮气检测的聚苯胺碳纳米管复合敏感膜的研究与应用
李春香,陈大竞,陈玮,陈裕泉,潘敏
(浙江大学生物传感器国家专业实验空生物医学工程系,杭州310027)
摘要:本文介绍了基于聚宋胺及多壁碳纳米管复合材料的氨气传感器的制备与测试,使用原位聚合法使苯胺单体以碳纳
米管为核心进行聚合反应,运用介电泳法制备得聚苯胺/多壁碳纳米管气敏复合膜传感器。该传感器对10x10°氨气的响应
灵敏度为3.4,响应时间15s,而对比实验中聚苯胺膜传感器的灵敏度为].9。实验结果表明,由于碳纳米管在介电泳过程中
构建的大比表面积纳米三维结构和优良的导电率,纳米复合材料的微观结构和导电性能都得到大幅改善,从而使得复合物具
有相对于纯聚胺膜更好的气敏特性。
关键词:聚苯胺:碳纳米管;原位聚合;气体传感
中图分类号:TP212.
文献标识码:A
文章编号:1004-1699(2012)03-0302-04
氨气(NH1)在工业、农业等领域中有着广泛的应30min以上7。同时由于聚苯胺在一般溶剂中溶解度
用,对人体皮肤组织有腐蚀刺激作用,使组织蛋白质变均较低,制约了微纳加工的手段和传感器性能的提
性并破环细胞膜。因此针对氨气检测的气敏传感器在升0。碳纳米管(CNVT)于2000年首次应用到氨气传
衣业生产、化工、医疗和环境监测等行业有着广泛应感器中。与传统传感器相比,其具有体积小,常温下
用。传统測定NH1的方法存在浓度检测限偏高,检测,比表面积大等优点。如 Haddon R等人使用本征
工作温度高,选择性差,易受醛类及硫化物的干扰等缺态碳纳米管对氨气进行检测,由于其具备的纳米三维
点。导电聚合物和碳纳米管对氨气均具有一定的气敏结构使响应速度大幅提升,达到100s以内,但其响应
响应特性,同时两种材料的化学性质稳定、制备手段范围有限,检测100x10°以上浓度氨气时会饱和2
丰富,是制备氨气传感器的理想材料。聚苯胺(Pami
为了提升氨气传感器的气敏性能,本课题组综合
作为导电聚合物的重要一种,具有独特的掺杂导电特运用了聚苯胺和碳纳米管两种材料,采用原位聚合法
性,在光电子器件、传感器、电磁屏敲等领域有着广阔结合介电泳成膜技术,制备了具有纳米三维结构的
的应用前景5?。 Deshusses M等人使用电聚合方法制Pami/CNT复合气敏材料。通过优化控制交流电场的
备了聚苯胺复合膜用丁氨气检测,检测浓度最低可达幅值、频率及时间等参数实现了在叉指电极间定向排
xIO-°级別,但响应、脱附时间较慢,完成一次检测耗时布Pami/CNT纳米复合纤维膜,并测试了这种复合材料
项目来源:基于物联网的低成本气敏传感器芯片技术研究及应用(2010X77XO02-5);农村物联网综合信息股务科技T:程
(2012BAD35 BOO)
收稿日期:2011-09-27修改日期:2011~12-27