【摘 要】
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高效、灵敏且廉价的气体传感材料是当前研究的热点。本文采用液相模板法,选择钼酸铵作为催化剂,合成了四-β-羧基酞菁钴（II）（TcPcCo）。通过模板法和原位聚合法两种复合方式,制备了两类新型聚苯胺/酞菁复合材料。模板法复合的方式,是以TcPcCo作为模板剂,在低温条件下,采用过硫酸铵（APS）作为氧化剂,制备聚苯胺/酞菁复合材料（PANI-TcPcCo）;原位聚合法复合的方式,先是将TcPcCo通
【基金项目】
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国家自然科学基金（51002046）; 黑龙江省留学归国人员科学基金（LC2012C02）
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高效、灵敏且廉价的气体传感材料是当前研究的热点。本文采用液相模板法,选择钼酸铵作为催化剂,合成了四-β-羧基酞菁钴（II）（TcPcCo）。通过模板法和原位聚合法两种复合方式,制备了两类新型聚苯胺/酞菁复合材料。模板法复合的方式,是以TcPcCo作为模板剂,在低温条件下,采用过硫酸铵（APS）作为氧化剂,制备聚苯胺/酞菁复合材料（PANI-TcPcCo）;原位聚合法复合的方式,先是将TcPcCo通过π-π作用组装到碳纳米管（a CNT）表面,再以TcPcCo修饰的aCNT复合材料（TcPcCo/a CNT）作为模板诱导苯胺单体在a CNT表面上均匀的聚合,实现聚苯胺包覆的酞菁/碳纳米管复合材料（TcPcCo/a CNT@PANI）的制备。采用MALDI-TOF-MS、UV-Vis、FT-IR、TGA、BET、XPS、SEM和TEM等手段分别对PANI-TcPcCo和TcPcCo/a CNT@PANI及重要的中间体进行表征,以PANI-TcPcCo和TcPcCo/a CNT@PANI分别构筑气体传感器并采用静态气敏测试系统,研究了它们对氨气（NH3）的敏感性能及作用机理,详细研究了复合材料的组成、微观结构与性能的关系。PANI-TcPcCo和TcPcCo/aCNT@PANI均展现出比TcPcCo和PANI更高的灵敏度、更低的检测限、更快的响应恢复速度以及更好的传感稳定性和选择性。对于PANI-TcPcCo,当检测10 ppm NH3时,其灵敏度达到203.6%,分别为TcPcCo和PANI的24.41倍和5.89倍,同时它的检测限低至10 ppb;对于TcPcCo/a CNT@PANI,当检测10 ppm NH3时,其响应时间为7 s,分别为TcPcCo和PANI的1/5和1/2,其恢复时间为9 s,分别为TcPcCo和PANI的1/17和1/33。
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