[发明专利]一种高灵敏度NO2气体传感器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于功能纳米材料制造领域，特别涉及一种基于WO₃/石墨烯纳米复合材料的高灵敏度NO₂气体传感器的制备方法。

背景技术

NO₂气体为棕红色刺鼻性有毒气体，化石燃料的燃烧会产生大量的NO₂气体；吸入NO₂气体主要损害呼吸道，同时对环境有危害，促使酸雨的形成，造成水体、土壤和大气污染；目前检测NO₂气体的方法有分光光度法、荧光光度法等。但检测操作复杂、测试时间长、仪器维护费用高，且不能进行现场监测；因此对NO₂气体的快速精确测试具有重要意义；化学合成纳米材料对NO₂气体的监测因具有快速、操作简单、灵敏度高等优点受到人们广泛关注。

石墨烯是以碳原子以sp²杂化的单层碳结构，有高的机械力(＞1060GPa)，高的热导性(-3000WM^-1K^-1)，高的电子迁移率(15000cm²v^-1s^-1)，高比表面积(2600m²/g)；基于高的电子迁移率和大的比表面积，石墨烯是一种很有应用前景的P型气敏材料；同时WO₃作为一种n型材料，在气敏测试方面也有很广的用途；在已有报道用石墨烯应用于气敏材料，虽然能在较低温度下工作，但是气体选择性较差，较长的响应时间和恢复时间，并且灵敏度较低，同时WO₃单一作为气敏材料，一般在较高的工作温度下能表现出较好的选择性和高的灵敏度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种针对现有单一气敏材料传感器中存在的不足，通过两种体系材料复合达到对NO₂气体有高灵敏检测，以及优良的选择性和稳定性的基于WO₃/石墨烯纳米复合材料的高灵敏度NO₂气体传感器的制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于WO₃/石墨烯纳米复合材料的高灵敏度NO₂气体传感器的制备方法，所述制备方法包括：

(1)WO₃/石墨烯纳米复合材料的制备

以氧化石墨烯、硫酸根盐、钨酸盐为原料，通过水热法制备得到WO₃/石墨烯纳米复合材料；

(2)气体传感器的制备

称取WO₃/石墨烯纳米复合材料加入到烧杯中，超声10分钟溶解完全，用移液枪吸取悬浮液于平面电极上，制备成纳米复合基的旁热式气体传感器。

在本发明的一个实施例中，所述权利要求1中的氧化石墨烯通过下述方法制备：

使用改进的Hummers方法制备，称取1.5g石墨粉，9g KMnO₄，180ml浓H₂SO₄，20ml H₃PO₄(V_H2SO4:V_H3PO4＝9:1)加入到500ml圆底烧瓶，加热到50℃，搅拌反应12h，生成咖啡色溶液，冷却至室温，倒入滴加了3ml 30％H₂O₂的200ml冰水中，变成棕黄色悬浊液；离心，倒掉上清液，加入浓HCl，摇晃均匀后，离心，而后用乙醇和去离子水多次清洗，待上清液接近中性时清洗完成，放入烘箱80℃过夜。

在本发明的一个实施例中，所述钨酸盐为H₂WO₄/草酸透明溶胶，所述H₂WO₄/草酸透明溶胶的制备方法如下：

将8.15g Na₂WO₄搅拌溶于20ml去离子水中，加浓HCl，溶液成乳白色，然后加入草酸，搅拌后成透明、稳定的H₂WO₄/草酸透明溶胶。

在本发明的一个实施例中，WO₃/石墨烯纳米复合材料的具体制备方法如下：