Разработка технологии изготовления и исследование характеристик сенсоров диоксида азота и хлора на основе пленок полиакрилонитрила

• Автор: Лу Пин
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 176 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Е Органические полупроводники — газочувствительные материалы сенсоров газов
1.1 Органические полупроводники - электропроводящие полимеры
1.1.1 Классы органических полупроводников
1.1.2 Структурные особенности органических полупроводников
1.1.3 Механизм электропроводности органических
полупроводников
1.2 Методы формирования органических полупроводниковых материалов
1.2.1 Современные методы получения электропроводящих органических полимерных материалов
1.2.2 Методы формирования проводящей структуры полиакрилонитрила (ПАН)
1.3 Применение органических полупроводников в качестве газочувствительных элементов сенсоров газов
1.4 Полупроводниковые химические сенсоры газов
1.5 Актуальность разработки сенсоров газов N0? и С12
1.6 Применение методов моделирования для анализа процессов формирования пленок органических метериалов
1.7 Выводы
2. Разработка технологических основ технологии формирования газочувствительного материала на основе ПАН
2.1 Разработка метода формирования газочувствительных материалов на основе ПАН
2.1.1 Выбор состава материала пленкообразующего раствора

2.1.2 Обоснование выбора метода формирования электропроводящего материала на основе ПАН
2.2 Разработка модели формирования структуры ПАН
2.2.1 Моделирование процесса формирования полимерной структуры ПАН
2.2.1.1 Моделирование структуры частиц ПАН
2.2.1.2 Моделирование образования полимерных молекул ПАН
2.3 Разработка модели взаимодействия ПАН с детектируемыми газами
2.4 Технология получения газочувствительного материала на основе ПАН и серебросодержащего ПАН
2.5 Разработка кодировки образцов
2.6 Выводы
3. Влияние технологических параметров получения газочувствительного материала на основе ПАН иа электрофизические свойства
3.1 Исследование морфологии поверхности пленок ПАН и серебросодержащего ПАН
3.2 Исследование толщины пленок ПАН и серебросодержащего ПАН
3.3 Исследование электрофизических свойств пленок ПАН и серебросодержащего ПАН
3.4 Выводы
4. Исследование газочувствительности пленок ПАН и серебросодержащего ПАН
4.1 Исследование газочувствительности пленок ПАН и серебросодержащего ПАН
4.2 Оптимизация технологических режимов формирования ГЧМ на основе ПАН
4.2.1 Оптимизация технологических режимов пленок ПАН

4.2.2 Оптимизация технологических режимов пленок

серебросодержащего ПАН
4.3 Исследование влияния структуры пленок серебросодержащего ПАН

на их газочувствительность
4.4 Выводы
5. Технология изготовления сенсоров N02 и С12 на основе ПАН и

серебросодержащего ПАН и их исследование
5.1 Описание технологии изготовления сенсоров Ж)2 и С12
5.2 Определение газочувствительных характеристик сенсоров ]ЧЮ2 и С12
5.3 Проведение исследований лабораторных образцов сенсоров Ж)2 и
С12 с газочувствительным элементом на основе ПАН и 143 серебросодержащего ПАН
5.4 Выводы
Заключение
Список использованных источников
Приложение 1. Нумерация образцов пленок на основе ПАН и

серебросодержащего ПАН
Приложение 2. «Документы о внедрении и использовании результатов диссертационной работы»

Циклизация нитрильных групп с образованием сопряженных связей С—N при термической ооработке ПАН обычно протекает за 14-16 ч при температуре 200-220 °С. Воздействие даже малоинтенсивного ИК-излучения,
обеспечивающего нагрев пленки до 200 °С, сокращает это время до 10 мин. Образование системы сопряженных связей С:—С при термическом отжиге протекает в инертной атмосфере при 400-450 °С в течение 8 ч [8].
Процесс термической обработки ПАН можно разделить на 3 стадии [40]:
1) Окислительная термостабилизация (150-220 °С);
2) Карбонизация в атмосфере инертного газа (400-700 °С);
3) Графитация (1200-1300 °С).
Термоструктурированные полимеры из ПАН удобно получать в виде пленок на различных материалах путем отливки пленок из ДМФА-растворов ПАН с последующей сушкой и пиролизом при нагревании ИК-излучением в инертной атмосфере [35].
Были синтезированы новые металлокарбонильные ПАН, полученные при комплексообразовании гексакарбонилов металлов VI В группы с нитрильными группами ПАН. Установлено, что в результате термостабильзации
металлокарбонильных ПАН в интервале 200-300 °С на воздухе получаются материалы, электропроводность которых существенно отличается от электропроводности аналогично обработанного исходного ПАН.
В работе [41] разработан метод получения композита на основе ПАН и серебра с помощью ИК-нагрева. Установлено, что композит Ag/ПAH после ИК-нагрева при температуре 600 С и выше обладает высокой
электропроводностью (о = 0,29-12,37 См/см), а удельное электрическое сопротивление р нанокомпозита уменьшается от 3,45 до 0,089 Ом см с повышением температуры ИК-нагрева от 600 до 750 °С. Обнаружено, что увеличение концентрации серебра с (А£) от 5 до 15 % (масс.) приводит к росту электропроводности композита после ИК-нагрева при 750 “С более чем в 2 раза.
С повышением температуры ИК-нагрева композита на его поверхности