聚苯胺基LB膜的制备及气敏特性的研究.pdf

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1、第2期高分子学报No.2200l年4月ACTAPOLYMERICASINICAApr.，200l"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""聚苯胺基!"膜的制备及气敏特性的研究!谢丹l蒋亚东l李丹2吴志明l李言荣l（l电子科技大学信息材料工程学院成都6l0054）（2南京理工大学3l3教研室南京2l0094）摘要以聚苯胺（PAN）为原料，利用LB（Langmuir-BIodgett）超薄分子膜技术，制备了不同层数的纯聚苯胺LB膜及聚苯胺与乙酸（AA）混合（PAN-AA）LB膜，对其进行了紫外-可见光光谱

2、分析研究，并对不同层数的聚苯胺基LB膜的二氧化氮（NO2）气敏特性进行了研究，发现PANLB膜较PAN-AALB膜具有更好的敏感性、响应性和可逆性，3层和l5层PANLB膜对相对百分比为20Xl0-6NO的响应时间分别为l0S和30S，l5层PANLB膜2的恢复时间约为4min.关键词聚苯胺，LB膜，二氧化氮，气敏特性近年来对导电聚合物的研究越来越引起人们咯烷酮（NMP）作为溶剂，配制两种铺膜液：其一为的高度重视.在导电聚合物中，聚苯胺（PAN）独特聚苯胺的NMP溶液（PAN/NMP），其二为聚苯胺与的热稳定性、易于制备以及对气体的敏感性等特乙酸（AA）以l01l的比例混合的NM

3、P溶液（PAN-殊性能使之具有诱人的发展前景.研究聚苯胺有AA/NMP）.其浓度为0.lmg/mL.在Langmuir拉膜序多层膜的相关特性对于它在分子电子器件及化槽中，以去离子水作为亚相溶液，保持一定的亚相学传感器件等方面的应用具有非常重要的价pH值，对于纯聚苯胺和聚苯胺与乙酸的混合溶液值［l，2］分别为6.0和4.0［7］..Langmuir-BIodget（tLB）技术是制备聚苯胺超薄实验中采用MC-l型LB拉膜机对单分子膜有序多层膜的方法之一.它具有分子尺度排列取进行研究以及对多层LB膜进行淀积.分别以石向和人工分子组装的特点，同时LB膜的组分、压英和硅片作为基片，对PA

4、N/NMPLB膜和PAN-力、厚度等条件都可以严格加以控制，由此制成的AA/NMPLB膜的相关特性进行研究.为了便于电敏感膜较一般的敏感膜具有更好的敏感性和更快特性的测量，硅片上刻有间距为20!m的叉指电的响应性，并可在常温下工作，因而更具有应用价极.值［3，4］采用UVll00紫外-可见（UV-ViS）分光光度计.同时，由于二氧化氮（NO2）气体是大气中对对不同层数的LB膜进行吸收光谱的测量，以便环境和人类健康危害十分严重的污染物，因此研研究聚苯胺基LB膜的光谱特性.并采用Lll6C制简便使用、成本低的NO2气体传感器是近几年型椭偏仪对聚苯胺单分子膜的厚度进行测量，以气体传感器

5、领域中最重要的研究课题之一.本次检验制备聚苯胺LB膜是否在纳米数量级范围.实验中，我们制备了不同层数的纯聚苯胺LB膜NO2气体由Pb（NO3）2固体粉末加热分解制和聚苯胺与乙酸混合的LB膜，并对其NO2气体得.在LB膜气敏特性的测试中，使用的气体相对敏感特性进行了研究，这对制备价格低廉，且能在百分比为lXl0-6到200Xl0-6.通过对电阻的相室温下工作的NO2气体传感器提供了一种可行对变化进行测量来研究聚苯胺基LB膜对NO2的的方法.敏感特性和响应特性.#实验部分$结果与讨论中间氧化态聚苯胺（EmeraIdinebaSeform）由图l为聚苯胺LB膜的表面张力-单分子平均［5

6、，6］面积（"-A）等温线.当单分子层稳定紧密地排列在Macdiarmid等提供的方法制得.以!-甲基吡!2000-05-l7收稿，2000-09-06修稿2242期谢丹等：聚苯胺基LB膜的制备及气敏特性的研究225亚相上时，PAN/NMP的单分子面积为0.077nm2.为0.8.聚苯胺LB膜的厚度可以通过沉积次数、而PAN-AA/NMP的单分子面积为0.25nm2.但是沉积速度以及铺膜液在液面上铺展的均匀程度来这两种单分子层的提膜压却非常接近，前者为加以控制.由椭偏仪测得的数据表明PAN/NMP18.5mN/m，后者为20mN/m.保持提膜压不变，采单分子层厚度约为6.15nm

7、，PAN-AA/NMP单分子用垂直提拉法将聚苯胺单分子膜及多层膜分别转层厚度约为5.85nm，均在纳米数量级范围.移到石英基片和硅片上.LB膜的成膜条件为：纯聚苯胺亚相pH=6.0；聚苯胺与乙酸的混合亚相pH=4.0；亚相温度20C；提膜速度1mm/min；成膜沉积方式为Z型.Fig.3TheUV-VisspectraofPAN-AA/NMPmuitiiayeredLBfiimswithvariousnumberofLBfiimiayers（.insertthepiotofthe