汉森溶解度参数-基于石墨烯-SBS共聚合物矩阵复合室温传感器对有机蒸汽的巨大反应和选择性

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 传感器技术 传感器技术

背景情况:

• 对挥发性有机化合物 (VOC) 进行敏感和选择性室温传感器的开发对于环境监测和工业安全至关重要.
• 现有的传感器技术经常面临选择性,响应时间和操作稳定性的挑战,特别是在不同的湿度下.

研究的目的:

• 制造和表征化学定性传感器,使用与石墨烯纳米板块 (GNP) 填充的 styrene-butadiene-styrene (SBS) 共聚合物矩阵纳米复合材料.
• 为了评估传感器在室温下对各种VOC的响应和选择性.
• 研究湿度对传感器性能的影响,阐明传感机制.

主要方法:

• 制备SBS/GNP纳米复合材料的不同GNP度,通过电导率透分析确定.
• 基于优化的纳米复合材料制造的化学阻抗传感器.
• 在室温下测试传感器对乙醇,乙,n-heptane 和 toluene 的和蒸汽的反应和选择性.
• 在不同湿度水平下评估传感器性能,并使用汉森溶解度参数 (HSP) 解释传感机制.

主要成果:

• 制造的传感器对不同挥发性有机物产生了选择性的反应,乙醇的平均相对反应高达23%,乙为1600%,n-heptane为9 × 10^{6%,toluene为10 × 106%.}
• 传感器表现出对直接水蒸气暴露的不敏感性.
• 高湿度降低了整体反应,但矛盾的是,提高了碳化合物和极地有机物之间的选择性.
• 汉森溶解度参数 (HSP) 被用来解释传感机制,并指导未来的传感器设计.

结论:

• SBS/GNP纳米复合材料对于开发具有显著响应和选择性的室温化学阻抗VOC传感器是有效的.
• 基于HSP的方法为设计具有针对特定VOC的定制选择性的新传感器提供了合理的框架.
• 开发的传感器技术对在不同环境条件下需要可靠的VOC检测的应用具有前景.