碳纳米管的介电泳排布成膜研究及其在气敏传感器中的应用的综述报告.docx
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碳纳米管的介电泳排布成膜研究及其在气敏传感器中的应用的综述报告介电泳是一种利用外电场驱动极性颗粒运动的方法,通过这种方法可以把固体颗粒沉积到液体表面上,形成一层薄膜。碳纳米管是一种具有优异性能的新型材料,因其具有高比表面积、高机械强度和优异电学性能等独特优势,引起了广泛的关注。本文将从介电泳制备碳纳米管膜的方法、特点、表征及其在气敏传感器中的应用等方面进行综述。一、介电泳方法制备碳纳米管膜1.介电泳原理介电泳是一种利用电场力作用于极性颗粒的方法,其基本原理如下图所示。首先在介电质中悬浮粒子,施加外电场,此时粒子具有正负电荷,其方向与电场方向相同或相反。当电场激发到一定电势差时,颗粒会向电极移动,沉积在电极表面,形成膜状结构。2.制备碳纳米管膜方法(1)单电极法单电极法是将需制备成膜的材料悬浮于介电液中,在加电场作用下沉淀到电极表面,形成薄膜。这种方法制备简单,容易控制,但是会使得电极和液体直接接触,会引起电解反应。(2)双电极法双电极法主要是,一侧是所谓“工作电极”,是负功率端,而另一边则是“反一电极”,为正功率端,悬浮的碳纳米管会随着电极的移动而成膜,形成一定的厚度并保持一定的均匀性。二、碳纳米管膜的特点和表征1.特点碳纳米管膜具有以下的特点。(1)具有高度的连续性。(2)碳纳米管之间空隙小,有很好的细微结构。(3)结构均匀,密度高。(4)具有很好的导电性,可应用于传感器等领域。2.表征碳纳米管膜的表征主要包括以下内容。(1)通过原子力显微镜扫描技术观察可以得知其厚度和表面形貌。(2)通过透射电子显微镜可以观察其内部构造和晶体面。(3)通过拉曼光谱等技术可以了解其物理化学特性。三、碳纳米管膜在气敏传感器中的应用1.气敏传感气敏传感器基于材料对于气体敏感性的差异,将其反应与电信号进行转化。碳纳米管膜具振动频率响应灵敏、响应速度快、氧化还原性良好的特点,可被用于气体传感器的制备。2.应用举例(1)空气质量检测通过测量大气中的有害气体浓度,可以实现对空气质量的监测。通常将气敏元件置于空气中,检测周围环境中的有害气体浓度。(2)化学气体检测将气敏传感器置于可能危险的气体存在的环境中,可通过碳纳米管薄膜的氧化还原反应产生的电流变化检测环境中的化学气体。(3)生物应用由于碳纳米管的具有生物相容性和大量的选择性,因此可用于许多生物传感器中,例如pH传感器,体内测量等。四、结论本文对介电泳制备碳纳米管薄膜的方法、特点、表征及其在气敏传感器中的应用进行了综述。碳纳米管膜具有结构均匀、连续性好等优点,可用于多种领域中。随着碳纳米管研究的深入,碳纳米管薄膜的制备方法也将变得更加成熟和多样化。