[发明专利]一种电阻型NO

说明书

一种基于富含氧空位二氧化锡修饰石墨烯复合材料的电阻型NO₂传感器、制备方法及其应用，属于气体传感器技术领域。是以陶瓷片为衬底，采用丝网印刷技术在陶瓷片衬底表面沉积碳叉指电极，在碳叉指电极上连接有引线，在陶瓷片衬底和碳叉指电极表面涂覆有气体敏感薄膜，该气体敏感薄膜为富含氧空位二氧化锡修饰石墨烯复合材料。本发明采用湿化学法在石墨烯表面生成二氧化锡纳米粒子，可以显著的提高二氧化锡与碳基材料的结合，提高材料的室温导电性，有利于实现室温检测。制备的复合材料溶液可以采用旋涂等方法在叉指电极上成膜，易于加工，可以方便地制备气体传感器，解决了传统的金属氧化物气体传感器需要高温烧结，加工复杂的问题。

技术领域

本发明属于气体传感器技术领域，具体涉及一种具有室温气敏响应特性的石墨烯基电阻型气体传感器及其制作方法，特别是涉及一种基于富含氧空位二氧化锡修饰石墨烯复合材料的电阻型NO₂传感器、制备方法及其在检测NO₂中的应用。

背景技术

随着工农业的快速发展和机动车保有量的持续增长，氮氧化物的排放量日益增加，严重破坏了自然环境和人类健康，产生的环境污染问题越来越突出。对环境中的氮氧化物进行准确、连续的检测成为亟待解决的问题，这就为气体传感器的应用提供了广阔的空间。气体传感器是一类重要的化学传感器，在工农业生产、过程控制、环境监测与保护和反恐等领域有着广泛的应用。研制具有高灵敏度、低成本、低功耗、小型化等优点的高性能NO₂气体传感器成为科研领域和产业界的研究热点。

目前，以三氧化钨、三氧化二铟为代表的半导体氧化物成为使用最为广泛的一类敏感材料，其具有制备方便、成本低廉、来源广泛等优点。由于对NO₂展示出优异的敏感性能，三氧化钨和三氧化二铟被广泛用于构筑电阻型NO₂传感器。但这些器件也存在一些不足，例如，稳定性较差，受湿度影响较大，选择性不够理想等。特别是基于金属氧化物的气体传感器都需要在较高的温度下工作，这使得元件的功耗较大，难以制备便携式仪器，使其应用受到一定的限制。

为了解决这一问题，降低传感器的工作温度、开发室温工作的气敏材料受到研究者的广泛关注。近年来，以石墨烯为代表的二维碳基纳米材料发展迅速，成为材料界研究的热点。石墨烯具有的室温导电性和快的载流子迁移率为开发室温工作的气敏材料提供了新的思路。研究发现石墨烯材料确实可以实现室温检测气体，但是制作的传感器灵敏度较低、响应恢复速率慢。最近，采用敏感性能优异的金属氧化物纳米粒子修饰石墨烯，利用金属氧化物丰富的表面含氧官能团，可以进一步地提高石墨烯基气体传感器的灵敏度以及响应恢复速率。通过调控金属氧化物纳米粒子的结构，充分发挥金属氧化物和石墨烯的协同作用，有望实现室温下的高灵敏气体检测。开发石墨烯基室温气体传感器成为传感器领域研究的重要方向之一，发展非常迅速。

发明内容

本发明的目的是提供一种在室温下具有高灵敏度NO₂响应特性的基于富含氧空位二氧化锡修饰石墨烯复合材料的电阻型NO₂传感器、制备方法及其在检测NO₂中的应用。