[发明专利]基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法

说明书

本发明涉及一种基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法，以绝缘陶瓷衬底，在此衬底表面涂覆气敏材料，在气敏材料两端引出电极，电极接入检测电路。气敏材料由氧化石墨烯、聚苯胺、氧化锌、微晶纤维素、京尼平制成。本发明的基于石墨烯气凝胶的气体传感器，加入微晶纤维素和氧化锌，具有优良的导电性，聚苯胺和氧化石墨烯之间具有良好的结合性和协同作用，能有效提高传感器的传感性，提高传感器的灵敏度。

技术领域

本发明属于气体传感器领域，具体涉及一种基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法。

背景技术

气体传感器在环境监测、食品安全、医疗卫生等领域发挥着越来越重要的作用。用于气体检测的主要是半导体气体传感器，所谓半导体气体传感器是通过气体在敏感材料表面发生氧化或还原反应，引起半导体宏观电学性质的改变，进而实现对待测气体浓度以及成分的检测，具有成本低廉、灵敏度高、使用寿命长等优点。

氧化石墨烯是一类重要的石墨烯衍生物，其结构与石墨烯类似。一般认为，氧化石墨烯为准二维层状结构，片层含有大量羟基、羧基等活性含氧基团，具有许多不同于石墨烯的新性能。由于大量含氧官能团的存在，氧化石墨烯呈ｐ型半导体性质，且薄膜电阻与外界湿度、气氛及温度有关，是一种理想的气敏材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法，以绝缘陶瓷衬底，在此衬底表面涂覆气敏材料，在气敏材料两端引出电极，电极接入检测电路。气敏材料涂覆步骤如下：

1）取氧化石墨烯置于去离子水中，超声处理2-5小时，得氧化石墨烯分散液；

2）向氧化石墨烯分散液中加入氧化锌，磁力搅拌6-8小时，使分散均匀，然后加入微晶纤维素和京尼平，保持温度在40-55℃搅拌反应5-10小时，得混合液；

3）将混合液涂覆于衬底表面，真空干燥得负载石墨烯气凝胶的衬底；

4）取聚苯胺溶于有机溶剂中搅拌4-6小时得聚苯胺溶液，将衬底负载石墨烯气凝胶的一面浸于聚苯胺溶液中5小时，取出于40-50℃真空干燥3-6小时即可。

具体地，所述步骤1）中氧化石墨烯分散液的浓度为3-7wt%，超声频率为40-100kHz。

具体地，所述氧化石墨烯：氧化锌：微晶纤维素：京尼平的质量比为70-90：5-12：3-6：1-2。

具体地，所述聚苯胺的加入量为氧化石墨烯质量的8-15%。

具体地，所述步骤4）中有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮。

本发明具有以下有益效果：本发明的基于石墨烯气凝胶的气体传感器，加入微晶纤维素和氧化锌，具有优良的导电性，聚苯胺和氧化石墨烯之间具有良好的结合性和协同作用，能有效提高传感器的传感性，提高传感器的灵敏度。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

实施例1

基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法，以绝缘陶瓷衬底，在此衬底表面涂覆气敏材料，在气敏材料两端引出电极，电极接入检测电路。气敏材料涂覆步骤如下：

1）取氧化石墨烯置于去离子水中，80kHz超声处理3小时，得浓度为5wt%氧化石墨烯分散液；