[发明专利]一种四氧化三钴-氧化锌/石墨烯三元复合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米的制备方法，特别是一种四氧化三钴-氧化锌/石墨烯三元复合物及其制备方法。

背景技术

n型半导体氧化锌一种重要的半导体材料，由于其独特的电学、光学特性，近年来引起了极大关注。众所周知，气敏性能与材料的形貌，尤其与材料表面积有关。纳米氧化锌材料具有比表面积大、易于制备复合材料等特点，作为气敏材料在检测有毒有害及可燃性气体方面有良好的应用前景，但在选择性，灵敏度和工作温度等方面仍有许多需要改进之处；p型半导体四氧化三钴有很高的催化活性和气敏性能，与氧化锌组成p-n型半导体复合物能够提高对气体的响应和选择性；但是由于纳米微粒的小尺寸效应，纳米微粒之间容易发生团聚，影响纳米微粒的气敏性能。

石墨烯是近年来发现新的碳的同素异形体，是一种独特的二维纳米材料。石墨烯巨大的比表面积和良好的导电性赋予其优异的电化学行为，将不同物质的纳米颗粒负载在石墨烯片层上，会因石墨烯的存在而增大其分散性，为其在气敏传感器等微电子技术和器件的研究提供新思路和新方向。对改善该物质的多种性能能起到积极的作用。

文献1(Na,C.W.；Woo,H.S.；Kim,I.D.；Lee,J.H.,Selective detection of NO₂and C₂H₅OH using a Co3O4-decorated ZnO nanowire network sensor[J].Chemical communications2011,47(18),5148-50.)报道了一种四氧化三钴-氧化锌二元复合物的制备方法，该材料对乙醇等气体具有良好的气敏响应性能。

文献2(Chen,N.；Li,X.；Wang,X.；Yu,J.；Wang,J.；Tang,Z.；Akbar,S.A.,Enhanced room temperature sensing of Co3O4-intercalated reduced graphene oxide based gas sensors[J].Sensors and Actuators B:Chemical2013,188,902-908.)报道了一种四氧化三钴/石墨烯二元复合物的制备方法，该二元材料在室温下对二氧化氮气体具有较高的气敏响应性能。

文献3(Liu,S.；Yu,B.；Zhang,H.；Fei,T.；Zhang,T.,Enhancing NO2gas sensing performances at room temperature based on reduced graphene oxide-ZnO nanoparticleshybrids[J].Sensors and ActuatorsB:Chemical2014,202,272-278.)报道了一种氧化锌/石墨烯二元复合物的制备方法，该材料对二氧化氮气体具有很快的响应与恢复速度以及较高的选择性。

上述方法存在以下缺陷：

(1)纳米材料的小尺寸效应造成纳米粒子容易发生团聚，降低材料的性能。

(2)二元复合物的局限性，造成其对特定气体响应存在选择性差的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四氧化三钴-氧化锌/石墨烯三元复合物的制备方法，是将纳米四氧化三钴、氧化锌和石墨烯形成三元复合物，应用于气敏传感器。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种四氧化三钴-氧化锌/石墨烯三元复合物的制备方法，所述的复合物中纳米四氧化三钴及氧化锌都均匀负载在石墨烯片层表面，均呈颗粒状；所述的四氧化三钴-氧化锌/石墨烯三元复合物通过以下方法制备：

将Co(NO₃)₂·6H₂O和氧化石墨烯水溶液混合，然后加入氨水溶液和表面活性剂PVP，在恒温回流热处理过程中，生成Co(OH)₂晶核负载在石墨烯上；后续加入的Zn(NO₃)₂·6H₂O，再次加入氨水，生成Zn(NH₃)₄²⁺及Zn(OH)₂；最后在反应釜恒温热处理过程中，Co(OH)₂以及Zn(OH)₂作为核粒子通过奥斯瓦尔德熟化生长，形成纳米四氧化三钴和纳米氧化锌颗粒负载在石墨烯上，制备得到四氧化三钴-氧化锌/石墨烯三元复合物。