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『簡體書』基于导电高分子气体传感器研究

書城自編碼： 3852781
分類：簡體書→大陸圖書→工業技術→電工技術
作者： 李思琦 著
國際書號(ISBN)： 9787122426499
出版社： 化学工业出版社
出版日期： 2023-04-01

頁數/字數： /
書度/開本： 16开 釘裝： 平装

售價：HK$ 107.4

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編輯推薦：
制备微型化、集成化、智能化和互联化的气体传感器已经在大气污染防治、智能家居、健康监测与诊疗、食品安全检测等领域崭露头角。主要包括：一、面向大气环境质量监测的气体传感器；二、面向室内空气污染物痕量VOCs；三面向疾病呼吸分析诊断的气体传感器。 本书主要从气体传感器介绍、气体传感材料研究进展、基于导电高分子的气体传感器研究进展及具体介绍了几种基于聚苯胺气体传感器的研究几部分内容，全书共7章。
內容簡介：
《基于导电高分子气体传感器研究》主要聚焦聚苯胺（PANI）复合敏感材料的室温柔性NH3传感器的构建，融合当前室温柔性传感器的研究现状和发展趋势，从新型敏感材料设计/制备/优化、材料结构和器件性能研究以及敏感机理探讨等方面系统介绍。利用水热和原位化学氧化聚合法分别制备了疏松多孔结构的SnO2@ PANI、花状WO3@ PANI和空心球状WO3@ PANI以及贵金属Au修饰介孔In2O3 纳米球@ PANI纳米复合敏感材料，构筑基于聚对苯二甲酸乙二酯（PET）的平面型室温NH3传感器，并研究其气敏性能。设计了基于氧化石墨烯（GO）复合红毛丹状PANI空心球敏感材料的平面型室温NH3传感器，与单一PANI传感器相比，NH3敏感特性得到显著提升。《基于导电高分子气体传感器研究》可供从事相关研究的科技人员参考，也可作为高等院校化学、材料类及相应专业师生的参考资料。
關於作者：
李思琦，理学博士，副教授。2019年毕业于吉林大学获得理学博士学位，师从卢革宇教授（杰出青年学者），同年7月进入东北林业大学化学化工与资源利用学院工作。现主要从事半导体材料的制备，气体传感器的开发。目前在传感器领域top期刊Sensors and Actuators B: Chemical发表高水平论文。博士期间参与国家自然青年基金，国家自然科学基金等多个基金项目。主持东北林业大学“青年骨干引进人才”启动基金项目1项。
目錄：
第1章绪论1
1.1气体传感器概述5
1.2气体传感器的分类及工作原理（评价方法）6
1.3气体传感器的器件结构及制备14
1.4气体传感器的气敏性能测试及评价方法16
第2章气体传感材料研究进展19
2.1基于金属氧化物半导体的气体传感器21
2.1.1金属氧化物半导体简介21
2.1.2金属氧化物半导体气敏材料研究进展22
2.1.3影响金属氧化物半导体气敏性能的关键要素及改进方向22
2.2基于导电高分子的气体传感器25
2.2.1基于聚苯胺的气体传感器28
2.2.2基于聚吡咯的气体传感器40
2.2.3基于聚噻吩的气体传感器43
第3章基于聚苯胺复合二氧化锡敏感材料的室温NH3传感器47
3.1引言49
3.2敏感材料的制备50
3.3敏感材料的表征及分析51
3.4气敏性能测试结果与讨论57
3.5气体敏感机理讨论61
3.6本章小结63
第4章基于聚苯胺复合三氧化钨敏感材料的室温NH3传感器65
4.1引言67
4.2基于花状WO3@ PANI敏感材料的室温NH3传感器67
4.2.1敏感材料的制备67
4.2.2敏感材料的表征及分析68
4.2.3气敏性能测试结果与讨论73
4.2.4气体敏感机理讨论77
4.3基于空心球状WO3@ PANI敏感材料的室温NH3传感器80
4.3.1敏感材料的制备80
4.3.2敏感材料的表征及分析82
4.3.3气敏性能测试结果与讨论88
4.3.4气体敏感机理讨论92
4.4本章小结93
第5章基于聚苯胺复合Au-介孔氧化铟敏感材料的室温NH3传感器95
5.1引言97
5.2敏感材料的制备97
5.3敏感材料的表征及分析99
5.4气敏性能测试结果与讨论104
5.5气体敏感机理讨论109
5.6本章小结110
第6章基于红毛丹状聚苯胺空心球复合氧化石墨烯敏感材料的室温NH3传感器113
6.1引言115
6.2敏感材料的制备116
6.3敏感材料的表征及分析117
6.4气敏性能测试结果与讨论122
6.5气体敏感机理讨论126
6.6本章小结127
第7章总结与展望129
参考文献134
內容試閱：
气体传感器是获取气体成分和浓度信息的重要手段，在军事/反恐/工业/家庭安全、环境监测、医学诊疗、物联网和人工智能等领域具有重要应用。本书主要从气体传感器概述、气体传感材料研究进展、基于导电高分子材料在气体传感器中的应用几方面进行介绍。
本书主要聚焦聚苯胺（PANI）复合敏感材料的室温柔性NH3传感器的构建，融合当前室温柔性传感器的研究现状和发展趋势，从新型敏感材料设计/制备/优化、材料结构和器件性能研究以及敏感机理探讨等方面系统介绍。利用水热和原位化学氧化聚合法分别制备了疏松多孔结构的SnO2@ PANI、花状WO3@PANI和空心球状WO3@PANI以及贵金属Au修饰介孔In2O3 纳米球@ PANI纳米复合敏感材料，构筑基于聚对苯二甲酸乙二酯（PET）的平面型室温NH3传感器，并研究其气敏性能。设计了基于氧化石墨烯（GO）复合红毛丹状PANI空心球敏感材料的平面型室温NH3传感器，与单一PANI传感器相比，NH3敏感特性得到显著提升。具体内容如下：
（1）通过水热和原位化学氧化聚合法成功制备了基于SnO2@PANI纳米复合敏感材料的气体传感器，并研究了其在室温下对NH3的气敏特性。首先，水热法制备SnO2纳米材料，从SEM和TEM图像可以看出，SnO2纳米材料由小的纳米颗粒堆积而成，具有疏松多孔结构和良好的通透性。通过原位聚合法制备SnO2@PANI纳米复合敏感材料，构筑PET基平面型室温NH3传感器。结果表明，基于20％ SnO2@PANI（PASn20全书中如无特殊说明均为摩尔分数。）敏感材料的传感器气敏性能最好，在室温下对100ppm1ppm=1mg/L。NH3的响应值（Rg/Ra=31.8）是单一PANI传感器的10.3倍，该传感器具有10ppb１ppb=1μg/L。的超低检测下限。传感性能的改善归因于材料的多孔结构、大比表面积以及SnO2和PANI之间形成的p-n异质结。
（2）为了研究结构和形貌对敏感材料气敏性能的影响，制备了基于花状WO3@PANI敏感材料和空心球状WO3@PANI敏感材料的气体传感器。通过水热法分别合成了分等级结构的花状WO3和空心球状WO3，SEM和TEM结果表明，花状WO3由厚度约为50nm的纳米片有序组装而成、空心球状WO3由纳米颗粒有序组装而成，并且两种材料都具有良好的分散性。通过原位聚合法制备基于花状WO3@PANI敏感材料和空心球状WO3@PANI敏感材料的NH3传感器。花状WO3@PANI传感器的气敏性能研究表明：以10%花状WO3@PANI（PAW10）为敏感材料的传感器在室温下性能最好，对100ppm NH3的灵敏度为20.1，最低检测限为500ppb。以空心球状WO3@PANI为敏感材料的传感器的气敏性能表明，以10%空心球状WO3@PANI（PAWHs10）为敏感材料的传感器具有最优异的气敏特性，在室温下对100ppm NH3的灵敏度为25，检测下限为500ppb。与PANI传感器相比，制备的两种基于WO3@ PANI敏感材料的传感器的性能都有大的提升，主要归因于WO3的花状结构和空心球状结构，以及WO3和PANI之间形成的p-n异质结。
（3）构筑了一种基于Au-介孔In2O3纳米球@PANI核-壳纳米复合敏感材料的室温NH3传感器。首先，合成介孔In2O3纳米球，然后用Au对其进行修饰，最后原位聚合PANI，同时以PET为衬底构筑NH3传感器。分别研究了介孔In2O3纳米球添加量和Au担载量对传感器气敏性能的影响。研究结果表明1％(质量分数)Au-20％(摩尔分数)介孔In2O3纳米球@ PANI核-壳敏感材料（PAIn20A1）气敏性能最优异，在室温下对100ppm NH3的响应值最高（约为46），比基于单一PANI和基于10％介孔In2O3纳米球@ PANI核-壳敏感材料（PAIn10）的传感器的响应值分别高14倍和4倍，还具有优异的选择性和低检测下限。传感器的弯曲测试结果展示，经过20、40、60、80、100次弯曲释放，灵敏度没有明显改变。气敏性能的增强归功于PANI和介孔In2O3纳米球之间形成的p-n结和Au的催化作用的共同效应。
（4）设计和制备了基于红毛丹状PANI空心纳米球（PANIHs）和基于氧化石墨烯（GO）-PANIHs敏感材料的室温高性能NH3传感器。SEM和TEM图像展示了制备的红毛丹状PANIHs的直径约为400～500nm，空心球的直径和表面生长的纳米棒阵列的长度约为250nm和100nm。制备的传感器的气体传感性能表明，基于0.5％(质量分数)GO-红毛丹状PANIHs（GPA0.5）复合敏感材料在室温下对NH3具有最好的气敏特性，对100ppm NH3的响应值为31.8，同时展示了优异的选择性和低的检测下限（50ppb）。PANI的红毛丹状空心纳米球结构具有更多的气体吸附位点，以及GO的协同效用是气敏特性增强的主要原因。
笔者
2022年8月

 

 

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