20、材料复合与传感器设计：PANi - SWNTs 与水凝胶 pH 传感器研究

材料复合与传感器设计：PANi - SWNTs 与水凝胶 pH 传感器研究

1. PANi - SWNTs 复合材料研究

1.1 研究背景与目的

聚苯胺（PANi）是一种π共轭聚合物，其导电性可在很大范围内从导体调节到绝缘体，载流子为极化子和双极化子。单壁碳纳米管（SWNTs）具有优异的电学性能，与 PANi 有较强的相互作用。研究旨在探究 SWNTs 对原位化学聚合的 PANi - SWNTs 复合材料特性的影响。

1.2 实验过程

• 材料准备 ：使用商业 AP 级 SWNTs、99.5%的苯胺作为单体、过硫酸铵作为氧化剂。
• PANi 合成 ：将 30 ml 1.0 M 酸和 0.2 M 苯胺的水溶液与 30 ml 0.2 M 过硫酸铵水溶液在 0°C 混合。
• PANi - SWNTs 复合材料合成 ：
  1. 20 mg SWNTs 在 5 ml 37% HCl 中于 120°C 超声处理 3 小时进行化学纯化。
  2. 向含纯化 SWNTs 的酸性溶液中加入苯胺和蒸馏水，形成 1.0 M 酸性和 0.2 M 苯胺的水溶液，后续步骤同 PANi 合成。
• 表征与测试 ：使用 SEM、FTIR 和拉曼光谱对复合材料进行表征，测试气体传感特性。气体灵敏度计算公式为 (S=\frac{R - R_0}{R_0})，其中 (R_0) 和 (R) 分别是在开