环境污染一直是世界各国共同面临的难题,尤其是在社会快速发展、城市化和工业化不断推进的当今时代,其中以空气和水体污染最为严重。在纺织、造纸、石油化工、制冷、塑料、炸药、农药、染料等行业的生产过程中,排放出大量的废气和废液,会造成非常严重的环境问题,尤其是在第三世界国家。废气和废液排放的实时监测与及时处理是解决这类问题的有效方法,制备出一体化、简便的气体传感器和污水处理装置是当前的热门研究方向。空气污染的主要原因是刺激性和腐蚀性的酸碱气体排放,如聚氯乙烯塑料燃烧会排除大量的盐酸气体。水体中的污染物主要包括有机染料、无机重金属和微生物,而有机物染料的分离降解最为困难。聚丙烯酰胺冻胶具有相互贯穿的孔结构、大表面积和高吸附量,因而在论文工作中被选为高效监测空气中酸碱气体和降解水体有机染料的基体。聚苯胺是一种可通过掺杂改变导电率的材料,聚苯胺的掺杂和脱掺杂作用是完全可逆的,酸、碱性气体可以分别使聚苯胺酸掺杂和去酸掺杂,因而聚苯胺可用于酸、碱气体的检测。为了提高传感器的灵敏度,我们采用同步聚合法,实现聚苯胺均匀地分布在聚丙烯酰胺冻胶内部,形成大表面积、多感应位点的聚苯胺复合冻胶。对于苯胺与丙烯酰胺同步聚合的机理,分别从质子酸类型、苯胺质子化程度和聚合温度等条件进行了探究,确定出-25℃、植酸（植酸与苯胺摩尔比为1:5）是同步聚合的优化条件。将冻胶制备成传感电极,利用聚苯胺酸掺杂原理,监测空气中酸、碱气体的含量。由于冻胶独特的相互贯穿的大孔结构,气体可以快速扩散到冻胶内部,与冻胶内部的聚苯胺快速反应,对HCl（56s）和NH3（104s）都具有快速的响应能力。该器件具有制备方法简单、成本低和灵敏度高等优点,对于酸碱气体排放检测有很好的应用潜力。除了良好的导电性外,聚苯胺还具有宽的吸光范围和强的吸光度,也广泛应用于光热蒸发和催化方向。本课题使用硼氢化钠还原三水氯金酸,成功制备了粒径约为4～10 nm的金纳米粒子（AuNP）;以含量不同的AuNP分散液为介质,进行丙烯酰胺和N-（4-氨苯基）丙烯酰胺的冷冻共聚合,再通过接枝聚合方式将聚苯胺引入到聚丙烯酰胺冻胶基体上,实现聚苯胺和金纳米粒子在聚丙烯酰胺冻胶基体中均匀而稳定的分布。利用材料自浮特点,将AuNP@聚丙烯酰胺-g-聚苯胺冻胶复合冻胶置于含有甲基橙染料水溶液（10 mg·L-1,50mL）表面,在一个太阳光强度下（入射光强为1 kW·m2）通过蒸腾作用促进甲基橙染料的光催化降解。通过紫外-可见吸收光谱检测,测定出甲基橙的降解速率常数为0.361 h-1,同时复合冻胶具有较高的光热水蒸发速率（1.8 kg·m-2·h-1）。结果还表明,对于光热水蒸发和甲基橙的光催化降解两个方面,AuNP和聚苯胺的光催化作用可以相互促进。本文提供了一种污水水处理的新思路,在光热水蒸发的同时进行染料降解,减少了水处理步骤,降低处理成本。