1Cs-g-MMAAg导电复合材料的制备、表征及气敏性能研究 .pdfVIP

1Cs-g-MMA/Ag导电复合材料的制备、表征及气敏性

能研究

摘要：本文在硝酸铈胺-Cs为氧化-还原引发体系基础上，自由

基接枝聚合途径来实现。以壳聚糖接枝甲基丙烯酸甲酯(Cs-g-MMA)

为模板，次亚磷酸钠作为还原剂，利用其结构中的-NH与Ag之间的

2

络合作用，设计一种嵌入纳米尺寸Ag的Cs-g-MMA/Ag导电薄膜材

料，采用傅里叶变换红外光谱仪、X射线粉末衍射仪、紫外-可见分

光光度计和热重分析仪对Cs-g-MMA/Ag复合材料的结构进行了表

征。检测了导电薄膜在各种有机蒸汽环境中对电阻响应性的影响并

探讨影响薄膜导电性的因素。实验结果表明：导电薄膜在乙醚、三

氯甲烷、石油醚有机蒸汽中显示正汽系数效应效应(PVC)，在四氢呋

喃、甲醛、乙醇饱和有机溶剂蒸汽中显示负蒸汽系数效应(NVC)。研

究表明，Cs-g-MMA/Ag导电薄膜在有机溶剂蒸汽中的响应性由溶胀

理论、溶剂蒸气分子与薄膜材料之间的相互作用以及气体分子的种

类和作用力的强弱所决定的。

关键词:接枝聚合物；Ag纳米粒子；气敏响应性

前言：气敏传感器是一种很重要的化学传感器，它在环境检

测、农业、工业生产以及生物医学等方面有着广泛的应用[1]。尤其

是高分子复合气敏材料备受化学研究者的重视，相比无机半导体材

料和有机金属材料，高分子复合气敏材料成本低廉，制作简单，可

通过选择不同的大分子链结构对其改性，获得不同的物理化学传感

器，提高其对汽体响应的灵敏度，最重要的可以在室温下使用[2]。

因此导电高分子复合材料已成为气敏材料研究的新方向。壳聚糖中

含有-CONH、-NH基团易改性[3-7]。壳聚糖与甲基丙烯酸甲酯的共

2

聚物不仅是一类非常有用的改性纤维，而且也可以制备成导电高分

子纳米复合材料，应用于气敏传感器[8-10]。本文利用四价铈离子

与带醇羟基的壳聚糖组成氧化还原体系，引发甲基丙烯酸甲酯在壳

聚糖表面自由基接枝聚合，制备新型的CS-g-MMA/Ag导电复合材

料，研究了该复合材料的气敏特性。

1实验部分

1.

1.制备CS-g-MMA/Ag导电复合材料所用材料和试

剂

壳聚糖,化学纯（平均分子量为10万）,山东海之源有限公司;

甲基丙烯酸甲酯,分析纯,天津市科蜜欧化学试剂有限公司;硝酸

铈铵(CAN),分析纯,上海三浦化工有限公司;次亚磷酸钠,分析

纯,天津市博迪化工有限公司;硝酸银,分析纯,天津市科蜜欧化

学试剂开发中心;四氢呋喃、三氯甲烷、乙醚、甲醛、丙酮、石油

醚均为分析纯，天津化学试剂有限公司。

1.

2.实验表征所用仪器

采用美国NicoletNexus470傅立叶转换红外光谱仪(FT-IR)

对样品的化学结构进行分析。X射线粉末衍射仪，XRD-7000,日本

shimaozu公司;紫外分光光度,UV-2550,日本岛津公司;热重分

析仪,STA449F3,NETZSCH公司;气敏元件测试仪,WS-30A,郑

州炜盛电子科技有限公司。深圳胜利仪表生产的最大量程为2000M

Ω的VC9808型数字式万用欧姆表。

1.3Cs-g-MMA/Ag接枝聚合物的制备

将装有搅拌器的250ml三颈瓶放在恒温水浴锅中，将一定量的

壳聚糖加热搅拌溶解于20ml5%乙酸中，而后在搅拌条件下加入甲

o

基丙烯酸甲酯，反应温度为70C，再加入2ml0.2mol/L的硝酸

铈铵硝酸溶液进行接枝聚合反应2.5h后，得到Cs-g-MMA接枝聚合

物。然后加入一定量0.15mol/L的硝酸银溶液和次亚磷酸钠溶液，

反应30min，用丙酮抽滤洗涤数次，即可得到Cs-g-MMA/Ag接枝聚

合物。将复合材料对电极元件进行涂膜干燥24h后备用，测定其对

不同有机溶剂蒸汽的响应性。

2结果与讨论