CN110453502A - 一种基于PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料的制备方法 - Google Patents

一种基于PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110453502A
CN110453502A CN201910761486.3A CN201910761486A CN110453502A CN 110453502 A CN110453502 A CN 110453502A CN 201910761486 A CN201910761486 A CN 201910761486A CN 110453502 A CN110453502 A CN 110453502A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pth
preparation
pva
electrostatic spinning
pva nanofiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201910761486.3A
Other languages
English (en)
Inventor
吕洪良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201910761486.3A priority Critical patent/CN110453502A/zh
Publication of CN110453502A publication Critical patent/CN110453502A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/63—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing sulfur in the main chain, e.g. polysulfones
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
    • G01N27/126—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer comprising organic polymers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
    • G01N27/127—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer comprising nanoparticles
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/18—Synthetic fibres consisting of macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M2101/24—Polymers or copolymers of alkenylalcohols or esters thereof; Polymers or copolymers of alkenylethers, acetals or ketones

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

本发明涉及复合气敏材料制备技术领域，且公开了一种基于PTh‑PVA纳米纤维复合气敏材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一，采用静电纺丝法制备PVA纳米纤维；步骤二，采用溶液原位聚合法在PVA纳米纤维表面聚合生成具有离域π电子共轭体系的导电聚合物聚噻吩PTh。本发明解决了目前现有的基于静电纺丝法所制备的PTh纳米纤维在运用到气体传感器时，一直存在电极基底与PTh纳米纤维气敏材料的接触电阻较大，难以测定气体的技术问题。

Description

一种基于PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料的制备方法
技术领域
本发明涉及复合气敏材料制备技术领域，具体为一种基于PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料的制备方法。
背景技术
聚噻吩(PTh)导电聚合物是具有离域π电子共轭体系的聚合物，当其掺杂后，电子或者空穴注入到单双键交替排列形成的超轨道中，使其具有导电性，并且可以通过调节掺杂程度来调节导电率大小；而当掺杂后的PTh导电聚合物与气体分子接触后，吸附的气体分子可以从其主链上得到或者失去电子，使掺杂状态发生改变而影响导电率大小，导电性能发生的改变通过转换器件将其转换为可输出的电信号，即可实现检测气体的技术目的。
而基于静电纺丝法得到的PTh纳米纤维和传统的薄膜或者多孔材料相比，具有更大的比表面积体积比，因此有利于气体的吸附和脱吸附，可以提高气体传感器的响应特性，如响应时间、灵敏度和稳定性等。但是基于静电纺丝法所制备的PTh纳米纤维在运用到气体传感器时，一直存在传感器的基底和PTh纳米纤维的接触电阻较大，导致难以测定的问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料的制备方法，解决了目前现有的基于静电纺丝法所制备的PTh纳米纤维在运用到气体传感器时，一直存在电极基底与PTh纳米纤维气敏材料的接触电阻较大，难以测定气体的技术问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：采用静电纺丝法制备PVA纳米纤维；
步骤二：采用溶液原位聚合法在PVA纳米纤维表面聚合生成具有离域π电子共轭体系的导电聚合物聚噻吩PTh。
优选的，所述步骤一中，静电纺丝以铜板为收集板，在收集板上沉积静电纺丝制得PVA纳米纤维。
优选的，所述步骤一中，静电纺丝电压为30KV、溶液流速为0.5～1.5ML/h。
优选的，所述掺杂酸包括甲苯磺酸TSA、磺基水杨酸SSA、盐酸HCl中的一种或几种。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
本发明先采用静电纺丝法制备PVA纳米纤维，再采用溶液原位聚合法在PVA纳米纤维表面生成具有离域π电子共轭体系的导电聚合物聚噻吩(PTh)，PVA纳米纤维表面的聚噻吩PTh有效地降低了电极基底与PVA纳米纤维气敏材料的接触电阻；
经测试，本发明的PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料对100ppm H2S气的响应时间为12～17s、响应灵敏度为83～89％，与对比例中的PVA纳米纤维气敏材料对100ppmH2S气的响应时间为95s、响应灵敏度为46％相比，取得了显著提高PVA纳米纤维在运用到气体传感器时的响应性能的技术效果。
具体实施方式
实施例一：
基于PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将装有0.5g/mL聚乙烯醇(PVA1799)的水溶液的注射器固定在注射泵上，注射器注射针头与高压直流电源的阳极相连，以铜板为收集板、并接地作为阴极，将尺寸为18mm×18mm的盖玻片置于铜板上，在其上沉积静电纺丝制得PVA纳米纤维；
其中，静电纺丝电压为30KV、溶液流速为0.5ML/h、针头和收集板之间的距离为15cm；
步骤二：在50mL去离子水中加入2.5mL噻吩(0.1M)，0.3g过硫酸铵(0.5M)和1.5mL由对甲苯磺酸TSA(0.05M)、磺基水杨酸SSA(0.05M)、盐酸HCl(0.05M)组成的掺杂酸，搅拌30min；
之后，将步骤一制备的沉积有PVA纳米纤维无纺布的盖玻片放置其中，PVA薄膜悬浮在液面，在室温下聚噻吩将同时在溶液和纤维表面进行聚合，聚合60min后，将表面沉积有聚噻吩PTh的PVA无纺布薄膜取出，并用由对甲苯磺酸TSA(0.05M)、磺基水杨酸SSA(0.05M)、盐酸HCl(0.05M)组成的掺杂酸溶液洗涤，除去电极表面聚噻吩颗粒和残余的试剂，得到PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料。
实施例二：
基于PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将装有0.8g/mL聚乙烯醇(PVA1799)的水溶液的注射器固定在注射泵上，注射器注射针头与高压直流电源的阳极相连，以铜板为收集板、并接地作为阴极，将尺寸为18mm×18mm的盖玻片置于铜板上，在其上沉积静电纺丝制得PVA纳米纤维；
其中，静电纺丝电压为30KV、溶液流速为0.8ML/h、针头和收集板之间的距离为15cm；
步骤二：在50mL去离子水中加入3mL噻吩(0.1M)，1g过硫酸铵(0.5M)和2mL由对甲苯磺酸TSA(0.5M)、磺基水杨酸SSA(0.5M)、盐酸HCl(0.5M)组成的掺杂酸，搅拌30min；
之后，将步骤一制备的沉积有PVA纳米纤维无纺布的盖玻片放置其中，PVA薄膜悬浮在液面，在室温下聚噻吩将同时在溶液和纤维表面进行聚合，聚合90min后，将表面沉积有聚噻吩PTh的PVA无纺布薄膜取出，并用由对甲苯磺酸TSA(0.5M)、磺基水杨酸SSA(0.5M)、盐酸HCl(0.5M)组成的掺杂酸溶液洗涤，除去电极表面聚噻吩颗粒和残余的试剂，得到PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料。
实施例三：
基于PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将装有1.5g/mL聚乙烯醇(PVA1799)的水溶液的注射器固定在注射泵上，注射器注射针头与高压直流电源的阳极相连，以铜板为收集板、并接地作为阴极，将尺寸为18mm×18mm的盖玻片置于铜板上，在其上沉积静电纺丝制得PVA纳米纤维；
其中，静电纺丝电压为30KV、溶液流速为1.5ML/h、针头和收集板之间的距离为15cm；
步骤二：在50mL去离子水中加入4mL噻吩(0.1M)，1g过硫酸铵(0.5M)和2mL由对甲苯磺酸TSA(0.25M)、磺基水杨酸SSA(0.25M)、盐酸HCl(0.25M)组成的掺杂酸，搅拌40min；
之后，将步骤一制备的沉积有PVA纳米纤维无纺布的盖玻片放置其中，PVA薄膜悬浮在液面，在室温下聚噻吩将同时在溶液和纤维表面进行聚合，聚合80min后，将表面沉积有聚噻吩PTh的PVA无纺布薄膜取出，并用由对甲苯磺酸TSA(0.25M)、磺基水杨酸SSA(0.25M)、盐酸HCl(0.25M)组成的掺杂酸溶液洗涤，除去电极表面聚噻吩颗粒和残余的试剂，得到PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料。
对比例：
基于PVA纳米纤维气敏材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将装有0.5g/mL聚乙烯醇(PVA1799)的水溶液的注射器固定在注射泵上，注射器注射针头与高压直流电源的阳极相连，以铜板为收集板、并接地作为阴极，将尺寸为18mm×18mm的盖玻片置于铜板上，在其上沉积静电纺丝制得PVA纳米纤维；
其中，静电纺丝电压为30KV、溶液流速为0.5ML/h、针头和收集板之间的距离为15cm。
性能测试：
将实施例中制备的PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料与对比例中制备的PVA纳米纤维气敏材料制成气敏元件，对气敏元件的气敏性能进行测试，结果如下表1。
表1
产品编号 对100ppm H<sub>2</sub>S的响应时间(s) 对100ppm H<sub>2</sub>S的响应灵敏度(％)
实施例一 17 89
实施例二 12 83
实施例三 14 86
对比例 95 46

Claims (4)

1.一种基于PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：采用静电纺丝法制备PVA纳米纤维；
步骤二：采用溶液原位聚合法在PVA纳米纤维表面聚合生成具有离域π电子共轭体系的导电聚合物聚噻吩PTh。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，静电纺丝以铜板为收集板，在收集板上沉积静电纺丝制得PVA纳米纤维。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，静电纺丝电压为30KV、溶液流速为0.5～1.5ML/h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂酸包括甲苯磺酸TSA、磺基水杨酸SSA、盐酸HCl中的一种或几种。
CN201910761486.3A 2019-08-18 2019-08-18 一种基于PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料的制备方法 Withdrawn CN110453502A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910761486.3A CN110453502A (zh) 2019-08-18 2019-08-18 一种基于PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910761486.3A CN110453502A (zh) 2019-08-18 2019-08-18 一种基于PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110453502A true CN110453502A (zh) 2019-11-15

Family

ID=68487447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910761486.3A Withdrawn CN110453502A (zh) 2019-08-18 2019-08-18 一种基于PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110453502A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101226161A (zh) * 2008-01-31 2008-07-23 浙江大学 聚甲基丙烯酸甲酯/聚苯胺纳米纤维复合电阻型薄膜气敏元件及其制作方法
CN101907593A (zh) * 2010-07-20 2010-12-08 浙江大学 聚吡咯/聚偏氟乙烯纳米纤维复合电阻型薄膜气敏元件及其制作方法
CN102443870A (zh) * 2011-09-13 2012-05-09 青岛大学 一种有序排列同轴结构微纳米纤维的制备方法
CN102561042A (zh) * 2012-01-10 2012-07-11 青岛大学 一种枝状纳米结构聚苯胺气敏传感器的制备方法
CN108956706A (zh) * 2017-05-17 2018-12-07 北京化工大学 一维纳米复合材料薄膜传感器的制备方法及应用
CN109580739A (zh) * 2018-12-17 2019-04-05 电子科技大学 一种基于多孔衬底的柔性呼出氨气传感器及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101226161A (zh) * 2008-01-31 2008-07-23 浙江大学 聚甲基丙烯酸甲酯/聚苯胺纳米纤维复合电阻型薄膜气敏元件及其制作方法
CN101907593A (zh) * 2010-07-20 2010-12-08 浙江大学 聚吡咯/聚偏氟乙烯纳米纤维复合电阻型薄膜气敏元件及其制作方法
CN102443870A (zh) * 2011-09-13 2012-05-09 青岛大学 一种有序排列同轴结构微纳米纤维的制备方法
CN102561042A (zh) * 2012-01-10 2012-07-11 青岛大学 一种枝状纳米结构聚苯胺气敏传感器的制备方法
CN108956706A (zh) * 2017-05-17 2018-12-07 北京化工大学 一维纳米复合材料薄膜传感器的制备方法及应用
CN109580739A (zh) * 2018-12-17 2019-04-05 电子科技大学 一种基于多孔衬底的柔性呼出氨气传感器及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109575673B (zh) 一种适用于3d打印的功能墨水及其制备方法
CN110095509B (zh) Ti3C2Tx/聚苯胺复合薄膜氨气传感器及其制备方法与应用
WO2021114321A1 (zh) 一种柔性导电纤维膜材料及其制备方法
CN101993546B (zh) 具有一维取向多孔结构的导电高分子复合材料的制备方法
CN108364797B (zh) 一种碳纳米管织物电极及纱线电极的制备方法及电极的应用
CN103424449B (zh) 二茂铁接枝壳聚糖-碳纳米管-酶复合膜修饰三维石墨烯复合材料及其制备方法
CN106654126A (zh) 一种锂硫电池隔膜及其制备方法
CN105161316A (zh) 一种柔性超级电容器及其制备方法
CN101182680A (zh) 一种纤维素织物/聚吡咯抗静电复合材料及其制备方法
CN103193978B (zh) 聚苯胺/石墨烯/纳米铜复合材料的制备方法
CN106449146B (zh) 三维结构的氧化石墨烯-聚苯胺复合材料在电容器电极材料中的应用
CN108103616A (zh) 一种氮掺杂的木质素基碳纤维复合材料的制备方法
CN103397402A (zh) 一种掺杂离子液体导电纳米纤维的制备方法
CN105116033A (zh) 一种光敏共聚物复合碳纳米管分子印迹传感器的制备方法
CN103882623A (zh) 一种普鲁士蓝/聚偏氟乙烯复合纳米纤维膜及其制备方法
CN110699949A (zh) 一种具有压力/摩擦力传感功能的柔性自粘布、柔性力学传感器及其制备方法
CN109537083A (zh) 一种石墨烯/聚苯胺纳米复合纤维膜的制备方法及其应用
CN103421188B (zh) 一种高电导率片状聚吡咯的制备方法
Zhou et al. High sensitivity ammonia QCM sensor based on ZnO nanoflower assisted cellulose acetate-polyaniline composite nanofibers
CN105175612A (zh) 邻苯二甲酸酯类化合物的分子印迹杂化材料的制备和应用
CN110453502A (zh) 一种基于PTh-PVA纳米纤维复合气敏材料的制备方法
CN103506161A (zh) 石墨烯复合物、其在催化甲醇氧化中的应用、化学修饰电极及其制备方法
CN103604858A (zh) 一种pedot/go/gce电极对药物对乙酰氨基酚的电化学检测方法
CN110499647A (zh) 一种基于PPy-PMMA纳米纤维复合气敏材料的制备方法
CN105037770A (zh) 一种基于溶液喷射纺丝技术的燃料电池质子交换膜

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20191115

WW01 Invention patent application withdrawn after publication