DOI:10.1016/j.trac.2020.115938
氨氣(NH3)是空氣中最豐富的無機污染物之一。這就需要高效且快速的檢測設備以定期檢查室內外的氨濃度。電阻式氣體傳感器在精確檢測氨濃度方面非常受歡迎。在諸多傳感材料中,聚苯胺(PANI)被公認為是用于氨氣化學電阻式傳感器最有前途的選擇之一。具體而言,在制備用于氣態氨的有效傳感系統中證明了通過簡便靜電紡絲方法生產的PANI的實用性。本綜述旨在深入了解靜電紡絲方法在構建PANI基氨氣化學電阻式傳感器中的作用。基于關鍵傳感參數(例如靈敏度、選擇性、響應時間和檢測限)的綜合性能評估,對不同電紡聚苯胺基氨氣傳感系統的可靠性進行了評估。
圖1.靜電紡絲過程示意圖。
圖2.NH3誘導的去摻雜示意圖。NH3誘導PANI翠綠亞胺鹽的去摻雜導致形成了翠綠亞胺堿。
圖3.使用PANI/PHB開發的NH3氣體傳感器的相對響應。在干燥(Fdry)到50%潮濕(F50%)條件下測試傳感器。
圖4.定向PANI/PMMA復合纖維的SEM圖像。插圖顯示了在單個PMMA纖維表面涂覆的PANI納米結構。
圖5.PANI/PAN UACNY基傳感器與NH3的相互作用:(a)PANI-A-(翠綠亞胺鹽)-PANI翠綠亞胺堿的去質子-再質子化過程(A代表酸摻雜劑SSA的陰離子基團)。(b)PANI/PAN UACNY用于NH3氣體遵循的傳感機制。
圖6.用于NH3.H2O傳感的PANI和TiO2之間形成納米級p-n異質結的示意圖。PANI在TiO2表面上的沉積導致形成納米級p-n異質結,該異質結對NH3的存在很敏感。
圖7.PA6/TiO2/PANI復合納米纖維基NH3傳感器的制備:(a)PA6/TiO2/PANI復合納米纖維的電紡過程示意圖,(b)PA6/TiO2/PANI復合納米纖維的SEM圖像,(c)PA6/TiO2/PANI復合納米纖維對250 ppm各種氣體的傳感器響應,以及(d)暴露于NH3之前(左)和之后(右)的PA6/TiO2/PANI傳感器物理模型。
圖8.纖維素/TiO2/PANI納米纖維中p-n結的形成以及NH3對p-n結耗盡區的影響。(a)處于平衡狀態的p-n結(在PANI和TiO2之間)的示意圖,以及(b)纖維素/TiO2/PANI復合納米纖維中p-n結的耗盡層寬度的變化。
圖9.PANI/SiO2基NH3傳感器的可重復性和選擇性:(a)在NH3傳感的多個周期中的傳感器響應,以及(b)PANI/SiO2基傳感器對氨、丙酮、乙醇和甲醛的響應。