一種超分子復(fù)合氣敏薄膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超分子復(fù)合氣敏薄膜的制備方法，涉及復(fù)合敏感材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用分步制備復(fù)合納米結(jié)構(gòu)層和超分子層的方式，首先在基片上沉積過渡金屬硫化物和碳納米管形成的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜，然后將上述薄膜置于導(dǎo)電聚合物單體分子氣氛中，通過氣相聚合方式制備導(dǎo)電聚合物超分子層。本發(fā)明避免了現(xiàn)有氣敏材料制備常用的溶液混合制備體系導(dǎo)致的液相團(tuán)聚以及材料包裹從而使得功能性敏感材料不能很好發(fā)揮其特性等問題，同時提高了氣敏薄膜的靈敏度和響應(yīng)速率。
【專利說明】
一種超分子復(fù)合氣敏薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合敏感材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種超分子復(fù)合氣敏薄膜的制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]人類認(rèn)識世界經(jīng)歷了從物質(zhì)材料、能量到信息的過程。材料提供物質(zhì)基礎(chǔ)，能量提供作功的潛力，信息提供知識和智慧。材料、能量和信息是現(xiàn)實世界中的三項可供利用的基本資源，因此人類認(rèn)識和利用這三項資源的科學(xué)一一材料科學(xué)、能量科學(xué)和信息科學(xué)就成為現(xiàn)代科學(xué)的三大支柱。其中，材料科學(xué)受到了越來越多研究人員的重視。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)信息化和智能化的發(fā)展，探測技術(shù)對于敏感材料的需求愈來愈迫切。[〇〇〇3] 自美國的化學(xué)家MacDiarmid和物理學(xué)家Heeger以及日本科學(xué)家Shirakawa因發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電聚合物而獲得2000年諾貝爾化學(xué)獎以來，導(dǎo)電聚合物就因其自身具有豐富的物理化學(xué)性能、密度小以及質(zhì)量輕、環(huán)境友好和可加工等優(yōu)點而備受各國研究人員的研究興趣。近年來，研究人員發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電聚合物除了本身既具有良好的導(dǎo)電率以及高分子材料的雙重特性以夕卜，同時對一些無機(jī)有害氣體也表現(xiàn)出較好的敏感特性。因此導(dǎo)電聚合物在敏感材料技術(shù)領(lǐng)域也得到廣泛的應(yīng)用。然而，與傳統(tǒng)高分子聚合物相比，導(dǎo)電聚合物具有低電化學(xué)穩(wěn)定性、較弱的機(jī)械應(yīng)力等缺點，而且純的導(dǎo)電聚合物氣體敏感特性的靈敏度較低，從而對氣敏特性表征不明顯。這些缺點都阻礙了導(dǎo)電聚合物在敏感材料技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，為了提升導(dǎo)電聚合物對氣體吸附的靈敏度，經(jīng)常需要將導(dǎo)電聚合物與其它納米結(jié)構(gòu)的填料進(jìn)行復(fù)合?；诩{米結(jié)構(gòu)材料和導(dǎo)電聚合物形成的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)材料不僅可以改善復(fù)合材料的形貌與結(jié)構(gòu)，而且材料間的協(xié)同效應(yīng)也有望實現(xiàn)各個材料性能的優(yōu)勢疊加。
[0005]碳納米管(CNTs)自1991年被發(fā)現(xiàn)后，全球范圍內(nèi)的科研人員對碳納米管的研究熱情和興趣一直不減，大量的研究工作也揭示碳納米管(CNTs)獨特的電學(xué)、物理、化學(xué)和力學(xué)特性。碳納米管的結(jié)構(gòu)可以看作是平面石墨烯在空間卷曲360°后構(gòu)成的空心圓柱體且在其兩端接上對稱剖開的富勒烯球體組成的結(jié)構(gòu)。由于碳納米管特有的空間結(jié)構(gòu)，使其具有大的比表面積、優(yōu)良的導(dǎo)電性能等特殊性質(zhì)，因此常被作為納米結(jié)構(gòu)填料。然而，由于碳納米管難以溶于水及有機(jī)溶劑，并且在溶液中容易聚集成束，難以分散均勻的特點，極大限制了它在物理學(xué)和材料化學(xué)中的應(yīng)用，尤其是在作為納米結(jié)構(gòu)填料中的應(yīng)用。而通過酸化修飾后的碳納米管(CNTs)不僅有助于自身純化而且能夠改善性能，此外，通過表面引入親水基團(tuán)(如羧基)還可以改善其在水或有機(jī)溶劑中的分散度。
[0006]近年來具有典型層狀結(jié)構(gòu)的過渡金屬硫化物由于可被剝離成二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的特性以及它們在氣體敏感材料領(lǐng)域可作為填料以提高靈敏度，引起了人們的廣泛關(guān)注。 同時，相比于石墨稀的全碳元素組成以及無帶隙的電子結(jié)構(gòu)特點，過渡金屬的硫族化合物則具有更為豐富的元素組成，這些特征大大拓展了過渡金屬硫族化合物的應(yīng)用范圍。二維過渡金屬二硫化物(TMDCs)二維幾何結(jié)構(gòu)的高比面積可以提高檢測待測氣體濃度的范圍；而且半導(dǎo)體性質(zhì)可使器件有大的開關(guān)響應(yīng)，而高的電子迀移率可提高器件的響應(yīng)速率;高的強(qiáng)度及韌性使其可應(yīng)用于柔性檢測器件中。因此過渡金屬硫化物的獨特性質(zhì)使其作為填料在提高氣體傳感器的靈敏度和響應(yīng)速率方面具有巨大的應(yīng)用潛力。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是:提供基于導(dǎo)電聚合物超分子層協(xié)同納米結(jié)構(gòu)材料而形成的一種復(fù)合氣敏薄膜的制備方法。本發(fā)明采用分步制備復(fù)合納米結(jié)構(gòu)層和超分子層的方式，首先在基片上沉積過渡金屬硫化物和碳納米管形成的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜，然后將上述薄膜置于導(dǎo)電聚合物單體分子氣氛中，通過氣相聚合方式制備導(dǎo)電聚合物超分子層。本發(fā)明避免了現(xiàn)有氣敏材料制備常用的溶液混合制備體系導(dǎo)致的液相團(tuán)聚以及材料包裹從而使得功能性敏感材料不能很好發(fā)揮其特性等問題，同時提高了氣敏薄膜的靈敏度和響應(yīng)速率。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009] —種超分子復(fù)合氣敏薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0010]步驟A:制備復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜；
[0011]將過渡金屬硫化物溶液與碳納米管溶液按照質(zhì)量比為5?7:1混合形成混合溶液， 將所述混合溶液超聲分散處理1?5小時，所述混合溶液中總?cè)苜|(zhì)的濃度為1.0mg/ml? 1.5mg/ml;將所述混合溶液均勻沉積在基片上制得過渡金屬硫化物和碳納米管形成的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜；
[0012]步驟B:制備導(dǎo)電聚合物超分子層；
[0013]將步驟A制得的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜置于含有氣相導(dǎo)電聚合物單體分子的密閉氣氛中反應(yīng)，使得導(dǎo)電聚合物單體分子均勻附著在所述復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜表面；
[0014]然后將附著有導(dǎo)電聚合物單體分子的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜置于含有氧化性氣體分子的密閉氣氛中，在反應(yīng)溫度下，所述復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜表面附著的導(dǎo)電聚合物單體分子發(fā)生聚合反應(yīng)形成導(dǎo)電聚合物超分子層，最終制得超分子復(fù)合氣敏薄膜。
[0015]本發(fā)明所述步驟A中，過渡金屬硫化物溶液與碳納米管溶液形成的混合溶液均勻沉積在基片上成膜的工藝可以采用任何合適的成膜工藝，本發(fā)明采用常用的噴涂工藝，經(jīng)實驗證實優(yōu)選工藝參數(shù)如下:噴頭口徑為:0.2mm，噴涂的氣壓為:0.1MPa，噴涂溶液體積為: 0?1?lml;
[0016]本發(fā)明所述步驟A中，過渡金屬硫化物溶液采用以下納米結(jié)構(gòu)材料作為溶質(zhì)，具有包括二硫化鉬(M0S2)、二硫化硒(SeS2)和硫化猛(MnS2)中一種或任意兩種；
[0017]本發(fā)明所述步驟A中，碳納米管優(yōu)選為羧基化碳納米管，因為碳納米管難以溶于水及有機(jī)溶劑，并且在溶液中容易聚集成束，難以分散均勻，而通過酸化修飾后的碳納米管不僅有助于自身純化而且能夠改善性能，并且提高了其在水或有機(jī)溶劑中的分散度;進(jìn)一步地，羧基化碳納米管的管徑為:1?2nm，羧基化碳納米管的管長為:500nm?2ym;
[0018]本發(fā)明所述步驟B中，導(dǎo)電聚合單體分子優(yōu)選為噻吩、3,4_乙烯二氧噻吩和氯甲基噻吩中任一種或任意兩種；
[0019]本發(fā)明所述步驟B中，氧化性氣體分子為三氯化鐵或甲基苯磺酸鐵；
[0020]本發(fā)明所述步驟B中，將步驟A制得的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜置于含有氣相導(dǎo)電聚合物單體分子的密閉氣氛中，使得導(dǎo)電聚合物單體分子均勻附著在所述納米復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜表面，此過程時間為8?12小時;然后將附著有導(dǎo)電聚合物單體分子的納米結(jié)構(gòu)薄膜置于含有氧化性氣體分子的密閉氣氛中反應(yīng)，反應(yīng)時間為6?24小時，反應(yīng)溫度為恒溫，反應(yīng)溫度范圍為30?60°C;
[0021]本發(fā)明所述步驟B中，最終制得超分子復(fù)合氣敏薄膜的厚度小于400nm，其中，導(dǎo)電聚合物超分子薄膜層的厚度小于l〇〇nm。
[0022]本發(fā)明不同于現(xiàn)有氣體敏感材料常用的溶液混合制備體系，采用分步制備導(dǎo)電聚合物和納米結(jié)構(gòu)薄膜層，并通過氣相聚合的方式使得導(dǎo)電聚合物形成超分子層。本發(fā)明選擇分步制備的方式，有利于每種材料性能的充分表現(xiàn)。由于傳統(tǒng)液相聚合的過程中，材料之間的相互包裹和團(tuán)聚，尤其使得功能性敏感材料不能充分發(fā)揮其特性，從而導(dǎo)致復(fù)合材料整體性能受影響。
[0023]本發(fā)明采用過渡金屬硫化物和碳納米管制備復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜，過渡金屬硫化物通常表現(xiàn)出其半導(dǎo)體特性，其導(dǎo)電性受載流子濃度影響，而碳納米管具有較好的導(dǎo)電性，因此上述兩種材料混合制成的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜，既不會對導(dǎo)電性有影響，也有利于后續(xù)氣敏性能測試。此外，過渡金屬硫化物具有因?qū)щ娋酆衔锉∧の侥繕?biāo)氣體后載流子濃度增加而表現(xiàn)出開關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)，而因?qū)щ娋酆衔锝馕鼩怏w后載流子濃度減少而表現(xiàn)出開關(guān)斷開狀態(tài)的特點，因此，導(dǎo)電聚合物超分子層在過渡金屬硫化物和碳納米管的協(xié)同作用下，最終制得的超分子復(fù)合氣敏薄膜整體表現(xiàn)出較為靈敏的氣敏特性。[〇〇24]本發(fā)明采用氣相聚合制備導(dǎo)電聚合物超分子層，不僅能夠克服液相團(tuán)聚的不足， 而且由于制備出的超分子層可以減少氣敏薄膜對待測氣體的吸附和解析時間，故有利于敏感材料在吸附和解吸待測氣體時快速響應(yīng)，從而能夠提高氣敏薄膜的響應(yīng)速率;此外，導(dǎo)電聚合物可以提供良好的導(dǎo)電通路，有利于薄膜吸附待測氣體后響應(yīng)變化量的引出。綜上，將導(dǎo)電聚合制備在復(fù)合納米結(jié)構(gòu)氣敏薄膜的表層，不僅可以增加與氣體分子的接觸，而且提高薄膜的靈敏度和響應(yīng)速率。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0026]1.本發(fā)明采用分步制備導(dǎo)電聚合物和納米結(jié)構(gòu)薄膜層，并通過氣相聚合的方式使得導(dǎo)電聚合物形成超分子層，避免了液相共聚反應(yīng)中材料間相互包裹與團(tuán)聚，解決了由此造成的成膜不均勻、厚度不易控制和材料特性不突出的問題。
[0027]2.本發(fā)明中過渡金屬硫化物的導(dǎo)電性具有根據(jù)導(dǎo)電聚合物超分子層吸附或解吸氣體分子過程的變化而呈現(xiàn)開關(guān)導(dǎo)通和斷開狀態(tài)的特點，而且導(dǎo)電聚合物超分子層對待測氣體表現(xiàn)出良好的靈敏度和響應(yīng)速率，在碳納米管協(xié)同作用下，本發(fā)明制得的超分子復(fù)合氣敏薄膜能夠?qū)崿F(xiàn)良好的靈敏度和響應(yīng)速率。[〇〇28]3.本發(fā)明制備過程相比于其他制備過程，能夠體現(xiàn)綠色環(huán)保的科學(xué)理念，同時具有制備工藝簡單，流程可控，成本較低等優(yōu)勢，可實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)與應(yīng)用?！揪唧w實施方式】[〇〇29]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:[〇〇3〇] 實施例1:
[0031]—種超分子復(fù)合氣敏薄膜的制備方法，具體包括以下步驟:[〇〇32]步驟A:制備復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜；
[0033](1)選擇合適基片(在具體實際應(yīng)用時可根據(jù)傳感器類型選擇叉指電極或石英晶體微天平(QCM)等作為基片)并清洗;具體如下:先用清洗劑清洗，并用流水沖洗5?10遍，再依次放入丙酮、酒精和去離子水中分別在低功率下超聲10分鐘，然后用氮氣吹干備用； [〇〇34](2)將二硫化鉬(M〇S2)溶液與碳納米管溶液按照質(zhì)量比為7:1混合形成總體積為8毫升、濃度為lmg/ml的混合溶液，將混合溶液超聲分散處理4小時以分散均勻，形成二硫化鉬與碳納米管混合分散液待用；[〇〇35](3)將0.5ml二硫化鉬與碳納米管混合分散液采用噴涂工藝均勻噴涂于前述鍍金叉指電極基片，具體噴涂工藝參數(shù)如下:噴頭直徑〇.2mm，氣壓為:0.1Mpa;噴涂完成后進(jìn)行烘干處理，最終制得二硫化鉬和碳納米管形成的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜；[〇〇36]步驟B:制備導(dǎo)電聚合物超分子層；[〇〇37](1)將步驟A制得的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜懸置于三口燒瓶密閉環(huán)境中，所述三口燒瓶在其底部有l(wèi)〇〇〇uL的3，4-乙烯二氧噻吩(ED0T)單體，其瓶口通過橡膠塞封閉；然后將燒瓶放入40 °C恒溫箱中反應(yīng)，反應(yīng)時間為8小時，使得3，4-乙烯二氧噻吩(ED0T)單體充分吸附在所述復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜表面；[〇〇38](2)將上述制得的表面充分附著有3,4_乙烯二氧噻吩(ED0T)單體分子的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜懸置于三口燒瓶密閉環(huán)境中，所述三口燒瓶的底部加有l(wèi)ml甲基苯磺酸鐵溶液，其瓶口通過橡膠塞封閉；然后將燒瓶放于40°C恒溫箱中反應(yīng)，使得復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜表面的 3,4-乙烯二氧噻吩(ED0T)單體分子與氧化性鐵離子發(fā)生聚合反應(yīng)，生成聚3,4-乙烯二氧噻吩(PED0T)超分子層，最終在鍍金叉指電極上形成由二硫化鉬，碳納米管和聚3,4_乙烯二氧噻吩(PED0T)構(gòu)成的超分子復(fù)合氣敏薄膜。[〇〇39] 實施例2:
[0040]—種超分子復(fù)合氣敏薄膜的制備方法，具體包括以下步驟:[0041 ]步驟A:制備復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜；
[0042](1)選擇合適基片(在具體實際應(yīng)用時可根據(jù)傳感器類型選擇叉指電極或石英晶體微天平(QCM)等作為基片)并清洗;具體如下:先用清洗劑清洗，并用流水沖洗5?10遍，再依次放入丙酮、酒精和去離子水中分別在低功率下超聲10分鐘，然后用氮氣吹干備用；
[0043](2)將二硫化硒(SeS2)溶液與碳納米管溶液按照質(zhì)量比為7:1混合形成總體積為8 毫升、濃度為1.2mg/ml的混合溶液，將混合溶液超聲分散處理4小時以分散均勻，形成二硫化硒與碳納米管混合分散液待用；
[0044](3)將0.5ml二硫化硒與碳納米管混合分散液采用噴涂工藝均勻噴涂于前述鍍金叉指電極基片，具體噴涂工藝參數(shù)如下:噴頭直徑〇.2mm，氣壓為:0.1Mpa;噴涂完成后進(jìn)行烘干處理，最終制得二硫化硒和碳納米管形成的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜；
[0045]步驟B:制備導(dǎo)電聚合物超分子層；[〇〇46](1)將步驟A制得的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜懸置于三口燒瓶密閉環(huán)境中，所述三口燒瓶在其底部有l(wèi)〇〇〇uL的3，4-乙烯二氧噻吩(ED0T)單體，其瓶口通過橡膠塞封閉；然后將燒瓶放入40 °C恒溫箱中反應(yīng)，反應(yīng)時間為8小時，使得3，4-乙烯二氧噻吩(ED0T)單體充分吸附在所述復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜表面；[〇〇47](2)將上述制得的表面充分附著有3,4_乙烯二氧噻吩(ED0T)單體分子的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜懸置于三口燒瓶密閉環(huán)境中，所述三口燒瓶的底部加有l(wèi)ml甲基苯磺酸鐵溶液，其瓶口通過橡膠塞封閉；然后將燒瓶放于40°C恒溫箱中反應(yīng)，使得復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜表面的 3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)單體分子與氧化性鐵離子發(fā)生聚合反應(yīng)，生成聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)超分子層，最終在鍍金叉指電極上形成由二硫化硒，碳納米管和聚3,4_乙烯二氧噻吩(PEDOT)構(gòu)成的超分子復(fù)合氣敏薄膜。[〇〇48] 實施例3:
[0049]—種超分子復(fù)合氣敏薄膜的制備方法，具體包括以下步驟:
[0050]步驟A:制備復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜；
[0051](1)選擇合適基片(在具體實際應(yīng)用時可根據(jù)傳感器類型選擇叉指電極或石英晶體微天平(QCM)等作為基片)并清洗;具體如下:先用清洗劑清洗，并用流水沖洗5?10遍，再依次放入丙酮、酒精和去離子水中分別在低功率下超聲10分鐘，然后用氮氣吹干備用； [〇〇52](2)將二硫化鉬(M〇S2)溶液與碳納米管溶液按照質(zhì)量比為5:1混合形成總體積為8毫升、濃度為1.5mg/ml的混合溶液，將混合溶液超聲分散處理2小時以分散均勻，形成二硫化鉬與碳納米管混合分散液待用；[〇〇53](3)將0.5ml二硫化鉬與碳納米管混合分散液采用噴涂工藝均勻噴涂于前述鍍金叉指電極基片，具體噴涂工藝參數(shù)如下:噴頭直徑〇.2mm，氣壓為:0.1Mpa;噴涂完成后進(jìn)行烘干處理，最終制得二硫化鉬和碳納米管形成的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜；[〇〇54]步驟B:制備導(dǎo)電聚合物超分子層；
[0055](1)將步驟A制得的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜懸置于三口燒瓶密閉環(huán)境中，所述三口燒瓶在其底部有l(wèi)〇〇〇uL的噻吩單體，其瓶口通過橡膠塞封閉；然后將燒瓶放入40 °C恒溫箱中反應(yīng)，反應(yīng)時間為8小時，使得噻吩單體充分吸附在所述復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜表面；[〇〇56](2)將上述制得的表面充分附著有噻吩單體分子的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜懸置于三口燒瓶密閉環(huán)境中，所述三口燒瓶的底部加有l(wèi)ml甲基苯磺酸鐵溶液，其瓶口通過橡膠塞封閉；然后將燒瓶放于40°C恒溫箱中反應(yīng)，使得復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜表面的噻吩單體分子與氧化性鐵離子發(fā)生聚合反應(yīng)，生成聚噻吩超分子層，最終在鍍金叉指電極上形成由二硫化鉬， 碳納米管和聚噻吩構(gòu)成的超分子復(fù)合氣敏薄膜。[〇〇57] 實施例4:[〇〇58] 一種超分子復(fù)合氣敏薄膜的制備方法，具體包括以下步驟:[〇〇59]步驟A:制備復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜；
[0060](1)選擇合適基片(在具體實際應(yīng)用時可根據(jù)傳感器類型選擇叉指電極或石英晶體微天平(QCM)等作為基片)并清洗;具體如下:先用清洗劑清洗，并用流水沖洗5?10遍，再依次放入丙酮、酒精和去離子水中分別在低功率下超聲10分鐘，然后用氮氣吹干備用；[0061 ](2)將二硫化鉬(M〇S2)溶液，二硫化硒(SeS2)與碳納米管溶液按照質(zhì)量比為3:3:1混合形成總體積為8毫升、濃度為1.3mg/ml的混合溶液，將混合溶液超聲分散處理5小時以分散均勻，形成二硫化鉬，二硫化硒與碳納米管混合分散液待用；[〇〇62](3)將0.5ml二硫化鉬，二硫化硒與碳納米管混合分散液采用噴涂工藝均勻噴涂于前述鍍金叉指電極基片，具體噴涂工藝參數(shù)如下:噴頭直徑〇.2mm，氣壓為:0.1Mpa;噴涂完成后進(jìn)行烘干處理，最終制得二硫化鉬，二硫化硒和碳納米管形成的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜； [〇〇63]步驟B:制備導(dǎo)電聚合物超分子層；[〇〇64](1)將步驟A制得的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜懸置于三口燒瓶密閉環(huán)境中，所述三口燒瓶在其底部有l(wèi)OOOuL的噻吩單體，其瓶口通過橡膠塞封閉；然后將燒瓶放入40 °C恒溫箱中反應(yīng)，反應(yīng)時間為8小時，使得噻吩單體充分吸附在所述復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜表面；
[0065](2)將上述制得的表面充分附著有噻吩單體分子的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜懸置于三口燒瓶密閉環(huán)境中，所述三口燒瓶的底部加有l(wèi)ml三氯化鐵溶液，其瓶口通過橡膠塞封閉；然后將燒瓶放于40°C恒溫箱中反應(yīng)，使得復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜表面的噻吩單體分子與氧化性鐵離子發(fā)生聚合反應(yīng)，生成聚噻吩超分子層，最終在鍍金叉指電極上形成由二硫化鉬，二硫化硒，碳納米管和聚噻吩構(gòu)成的超分子復(fù)合氣敏薄膜。
【主權(quán)項】
1.一種超分子復(fù)合氣敏薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟A:制備復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜；將過渡金屬硫化物溶液與碳納米管溶液按照質(zhì)量比為5?7:1混合形成混合溶液，將所 述混合溶液超聲分散處理1?5小時，所述混合溶液中總?cè)苜|(zhì)的濃度為1.0mg/ml?1.5mg/ ml;將所述混合溶液均勻沉積在基片上制得過渡金屬硫化物和碳納米管形成的復(fù)合納米結(jié) 構(gòu)薄膜；步驟B:制備導(dǎo)電聚合物超分子層；將步驟A制得的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜置于含有氣相導(dǎo)電聚合物單體分子的密閉氣氛中反 應(yīng)，使得導(dǎo)電聚合物單體分子均勻附著在所述復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜表面；然后將附著有導(dǎo)電聚合物單體分子的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜置于含有氧化性氣體分子的 密閉氣氛中，在反應(yīng)溫度下，所述復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜表面附著的導(dǎo)電聚合物單體分子發(fā)生 聚合反應(yīng)形成導(dǎo)電聚合物超分子層，最終制得超分子復(fù)合氣敏薄膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超分子復(fù)合氣敏薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟 A中過渡金屬硫化物溶液中溶質(zhì)為二硫化鉬、二硫化硒和硫化錳中一種或任意兩種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超分子復(fù)合氣敏薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟 A中碳納米管為羧基化碳納米管，所述羧基化碳納米管的管徑為:1?2nm，所述羧基化碳納 米管的管長為:500nm?2ym。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超分子復(fù)合氣敏薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟 A中將混合溶液均勻沉積在基片上采用噴涂工藝，具體工藝參數(shù)為噴頭口徑:0.2_，噴涂的 氣壓:0.1MPa，噴涂溶液體積:0.1?lml。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超分子復(fù)合氣敏薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟 B中導(dǎo)電聚合單體分子為噻吩、3,4_乙烯二氧噻吩和氯甲基噻吩中任一種或任意兩種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超分子復(fù)合氣敏薄膜的制備方法，其特征在于，本發(fā)明所 述步驟B中氧化性氣體分子為三氯化鐵或甲基苯磺酸鐵。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超分子復(fù)合氣敏薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟 B中將納米復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜置于含有氣相導(dǎo)電聚合物單體分子的密閉氣氛中反應(yīng)，反應(yīng)時間 為8?12小時，反應(yīng)溫度為恒溫，反應(yīng)溫度范圍為30?60°C ;然后將附著有導(dǎo)電聚合物單體 分子的納米結(jié)構(gòu)薄膜置于含有氧化性氣體分子的密閉氣氛中反應(yīng)，反應(yīng)時間為6?24小時， 反應(yīng)溫度為恒溫，反應(yīng)溫度范圍為30?60 °C。8.根據(jù)權(quán)利要求1?7任一項所述的一種超分子復(fù)合氣敏薄膜的制備方法，其特征在 于，最終制得超分子復(fù)合氣敏薄膜的厚度小于400nm，其中，導(dǎo)電聚合物超分子薄膜層的厚 度小于100nm。
【文檔編號】B82Y30/00GK106018485SQ201610575930
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月21日
【發(fā)明人】楊亞杰, 吳建, 周凱, 周榆久, 何鑫, 毛喜玲, 徐建華
【申請人】電子科技大學(xué)