测定低湿环境湿度的聚电解质石墨烯复合.docVIP

测定低湿环境湿度的聚电解质/石墨烯复合 湿度传感器的制备及其湿敏特性研究 邓超，李扬，杨慕杰 ，杭州，310027 电阻型薄膜研究了湿度传感器的室温湿敏响应特性，发现复合后，湿度传感器在低湿环境中阻抗明显降低，其在0-30%RH湿度下阻抗仅为106-104Ω关键词：聚电解质，石墨烯，复合，湿度传感器，低湿测定(，李扬，杨慕杰 （浙江大学高分子，杭州310027） 关键词： 聚电解质石墨烯复合湿度传感器低湿 Fig 1. Structure of PDDA and PSSNa 采用双气路法获得不同湿度，并以VaisalaDMT242A露点变送器进行湿度标定。测定湿度传感器的阻抗随湿度的变化，研究其湿敏响应特性。图2和图3分别是PDDA与GN/PDDA，PSSNa与GN/PSSNa的在0-30%RH的低湿环境下的湿敏响应特性曲线。可以看出，单独的聚电解质湿度传感器在低湿环境下均体现出较高的阻抗，其中PSSNa在低于10%RH湿度，阻抗已经高达107(，继续降低湿度，其阻抗过高难以测定。而与GN复合以后，湿度传感器的阻抗明显降低。当GN重量为聚电解质重量的3%时，复合湿度传感器具有较低阻抗，其在半对数坐标下体现出很好的响应线性度；进一步提高GN与聚电解质重量比至5%，复合传感器在低湿环境下阻抗也随之进一步降低，在线性坐标中表现出很好的线性度，但灵敏度也随之减小。比较图2和图3发现，PDDA与GN复合体系的响应灵敏度要明显高于PSSNa与GN复合体系。特别在0%-3%RH的极低湿度下， PSSNa /GN对于湿度变化无响应，但PDDA/GN仍具有较高的响应灵敏度。 通过测定复合物在不同低湿环境下的阻抗谱，研究其湿敏响应机理，发现低湿下石墨烯的电子导电对于复合物的导电性起主导作用。 研究表明，采用化学氧化还原法，可直接制得具有良好分散性的石墨烯/聚电解质复合湿敏材料，并制备电阻型薄膜湿度传感器。其低湿下阻抗明显降低，可实现对于低湿环境湿度的灵敏检测。 Fig 2. Humidity response of humidity sensors based on (a)PDDA,(b) PDDA /GN（GN/PDDA = 3%wt）and (c) PDDA/GN（GN/PDDA = 5%wt） Fig 2. Humidity response of humidity sensors based on (a)PSSNa,(b) PSSNa/GN（GN/PDDA = 3%wt）and (c) PSSNa/GN（GN/PDDA = 5%wt） 参考文献： Wang X.F., Ding B., Yu J.Y., et al, Nanotechonology, 2010, 21:055502. [2]. Lee C.W., Nam D.H., Han Y.S., et al，Sens. Actuators B，2005, 109:334. [3]. Li Y., Hong L.J., Yang M.J., Talanta, 2008, 75:412. [4]. Hummers W., Offeman R.，J. Am. Chem. Soc., 1958, 80:1339. Humidity sensor based on the composites of graphene and polyelectrolytes for the detection of low humidity Deng Chao, Li Yang, Yang Mujie (Department of polymer science and engineering , Zhejiang University，Hangzhou 310027，ChinaAbstract：Graphene oxide was prepared by modified Hummers method, and mixed with the aqueous solutions of poly(dimethyldiallyl ammonium chloride) (PDDA) and sodium polystyrenesulfonate (PSSNa), respectively. Subsequent reduction of graphene oxide in the mixture by hydrazine hydrate resulted in composites of graphene (GN) with PDDA or PSSNa. Thin film resistive-type humidity sensors were constructed by dip coa