[发明专利]一种导电聚合物氢键酸性气敏材料

说明书

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种导电聚合物氢键酸性气敏材料。

背景技术

为检测有机膦毒气，人们研究了各种敏感材料，其中尤以氢键酸性聚合物的研究最为引人瞩目。该类材料的特征是带有羟基(-OH)官能团，能增强对呈氢键碱性的有机膦毒气的吸附，从而提高气敏材料的灵敏度和选择性。爆炸物也呈氢键碱性，同样也适宜于采用氢键酸性聚合物作为敏感材料。Chemical Reviews，2008，108：726-745对氢键碱性气敏材料的研究现状进行了综述。这些氢键酸性聚合物都是绝缘材料。

导电聚合物是一种应用广泛的气敏材料，主要有聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPy)和聚噻吩(PTH)。Synthetic metal，1996，78：93-101报道了一种以PANI或PPy作敏感材料的电阻型传感器，用于检测神经毒气的模拟剂DMMP；Synthetic metal，1998，95：197-209报道了采用PPy/POP共混物来检测DMMP；IEEE sensors Journal，2005，5：648-655报道了将PPy涂敷在光纤头上用以检测DMMP。由于常规的导电聚合物是一种广谱敏感材料，因而交叉敏严重，在检测有机磷时其灵敏度远远低于氢键酸性聚合物。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种导电聚合物氢键酸性气敏材料，该气敏材料能对被检测气体产生选择性吸附，不仅增强了灵敏度，并且极大地改善了选择性。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种导电聚合物氢键酸性气敏材料，其特征在于，对导电聚合物进行了改性处理，引入呈氢键酸性的官能集团羟基(-OH)或含有羟基(-OH)的分子基团，用于检测氢键碱性气体。

按照本发明所提供的导电聚合物氢键酸性气敏材料，其特征在于，所述导电聚合物是聚苯胺(PANI)或聚吡咯(PPy)或聚噻吩(PTH)或三者聚合物的衍生物。

按照本发明所提供的导电聚合物氢键酸性气敏材料，其特征在于，所述含有羟基(-OH)的分子基团有氟代醇基或苯酚或羧基(-COOH)，如六氟羟丙基(-C(CF₃)₂OH)。

按照本发明所提供的导电聚合物氢键酸性气敏材料，其特征在于，氢键酸性官能基团的引入点位于导电聚合物的环状结构上。

按照本发明所提供的导电聚合物氢键酸性气敏材料，其特征在于，所述检测氢键碱性气体包括有机磷毒气和爆炸物蒸气。

按照本发明所提供的导电聚合物氢键酸性气敏材料，其特征在于，该导电聚合物氢键酸性气敏材料用于电阻型传感器或声表面波传感器或石英晶体微天平传感器或悬臂梁传感器或光纤传感器。

本发明将经上述氢键改性的导电聚合物敏感材料第一次用于检测有机磷毒气和爆炸物蒸气，并产生了良好效果，增强了导电聚合物材料对氢键碱性气体的探测能力，提高了灵敏度和选择性，并且还增加了传感器的适用类型(以前的氢键酸性绝缘聚合物不能作为电阻型传感器的敏感材料)。不仅如此，在声表面波传感器中，导电性的敏感材料不仅可利用声表面波传感器的质量敏感效应，还能利用灵敏度高得多的电导敏感效应，从而进一步提高传感器的灵敏度。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1聚邻六氟羟丙基苯胺

这是一种基于聚苯胺的导电聚合物氢键敏感材料，氢键官能基团是六氟羟丙基，嫁接在聚苯胺的苯环上，分子结构为

该聚合物敏感材料的合成如下图：

合成的具体实施方式为：

(1)在装有温度计、回流冷凝器、恒压滴液漏斗和氮气保护装置的100ml三口烧瓶中，在冷凝管及滴液漏斗的上口装有氯化钙干燥管。瓶内装有0.2mol的除去氧化膜的镁条，无水乙醚，及一小粒碘片。滴液漏斗中装有溶解在15ml无水乙醚中的0.18mol的邻溴硝基苯混合液。先向瓶内滴入少量的混合液，数分钟后即见溶液呈微沸状态，碘的颜色消失。反应开始比较剧烈，必要时可以用冷水浴冷却。待反应缓和后，自冷凝管上端加入10ml的无水乙醚，并滴入其余的混合液。控制滴加速度维持反应液呈微沸状态。滴加完毕后，再水浴回流20分钟，使镁屑几乎完全作用。然后对反应液进行过滤，去除未反应的镁屑，然后对过滤液进行蒸馏，得到目标产物(2-硝基)苯基溴化镁。