[发明专利]一种基于石墨烯包覆α-Fe2O3复合物的室温NO2传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于石墨烯包覆α-Fe₂O₃复合物的室温NO₂传感器，其由外表面自带有2个彼此分立环形金电极的Al₂O₃陶瓷管、均匀地涂覆在环形金电极和Al₂O₃陶瓷管外表面的敏感材料薄膜、Al₂O₃陶瓷管内部的镍镉合金线圈组成，其特征在于，敏感材料为石墨烯包覆α-Fe₂O₃复合物，其由如下步骤制备得到：

①将100～200mg九水合硝酸铁加入到10～20mL去离子水中，搅拌30～60分钟，得到均一的硝酸铁溶液；取5～10mg冻干后的氧化石墨烯粉体，加入到10～20mL去离子水中，超声45～60分钟，得到均一透明的氧化石墨烯溶液；取5～10mL氧化石墨烯溶液缓慢滴加至上述10～20mL的硝酸铁溶液中，继续搅拌30～60分钟；随后，将所得混合溶液在70～90℃水浴条件下反应3～6小时，得到均一、粘稠的暗红色溶液；

②将步骤①得到的暗红色溶液在160～190℃下水热反应15～20小时，冷却到室温后高速离心得到沉淀，将沉淀依次用去离子水和无水乙醇洗涤数次，再在-50～-30℃下冷冻干燥12～18小时，然后在400～600℃下真空煅烧1～3小时，得到黑色的石墨烯包覆α-Fe₂O₃复合物粉末。

2.权利要求1所述的一种基于石墨烯包覆α-Fe₂O₃复合物的室温NO₂传感器的制备方法，其步骤如下：

①将石墨烯包覆α-Fe₂O₃复合物粉末与去离子水按质量比2～5：1混合，并研磨形成糊状浆料，然后用笔刷蘸取少量浆料均匀地涂覆在市售的外表面自带有2个环形金电极的Al₂O₃陶瓷管表面，形成10～30μm厚的敏感材料薄膜，并使敏感材料完全覆盖环形金电极；

②将步骤①得到的Al₂O₃陶瓷管在红外灯下烘烤30～45分钟，待敏感材料干燥后，把Al₂O₃陶瓷管在150～200℃下煅烧2～3小时；然后将电阻值为30～40Ω的镍镉合金线圈穿过Al₂O₃陶瓷管内部作为加热丝，最后将得到的器件按照通用旁热式气敏元件进行焊接和封装，得到基于石墨烯包覆α-Fe₂O₃复合物的室温NO₂传感器。

3.如权利要求2所述的一种基于石墨烯包覆α-Fe₂O₃复合物的室温NO₂传感器的制备方法，其特征在于：Al₂O₃陶瓷管的长为4～4.5mm，外径为1.2～1.5mm，内径为0.8～1.0mm，金电极的宽度为0.5～1.0mm。