[发明专利]一种氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用，该复合材料是由还原氧化石墨烯和氧化锌复合而成，通过水热反应制得氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料。本发明复合材料具有良好的温度敏感性。制备方法简单，污染小。

技术领域

本发明属于温敏材料及其制备和应用领域，特别涉及一种氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

众所周知，温度是人体健康的一个重要体征参数。通常情况下，人们在生病之时会首先测量一下体温。正常的人体温度在36～37℃，人体皮肤表面温度约25～32℃，人体各区域温度的高低能够反应健康情况。在智能穿戴、医疗设备等领域中，越来越多人把温度传感器加入其中，用于检测人体健康。

氧化锌是一种具有优异电学性能的半导体材料，被广泛用压力、湿度、光敏等传感器。此外，氧化锌易掺杂，其微纳米结构构筑简单、形貌可控。佐治亚理工学院王忠林等人发现在温度随时间的变化过程中，氧化锌能够自发极化将热能转化为电能(Yang Y,Guo W,PradelK C,et al.Pyroelectric nanogenerators for harvesting thermoelectricenergy.Nano Letter,2012,12(6):2833-2838.)。因此，氧化锌十分适合作为一种温敏材料应用于温度传感器。

还原氧化石墨烯是由氧化石墨为原料，通过热还原、化学还原和电化学还原的方式得到的。相比于氧化石墨烯，还原氧化石墨烯表面拥有更少的含氧官能团，具有良好的导电能力。相比于石墨烯，氧化石墨烯更容易大量制备，可以满足实际的应用。

纯的氧化锌电阻较大，几乎不导电。通过与石墨烯的复合，能够得到导电性良好的氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料。使用简单的溶剂热法便可制备得到氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料，再通过简单地滴涂法在两导电电极间滴涂一层氧化锌/石墨烯复合材料即可制备得到温度传感器。而当前已有的温度随身传感器材料存在的体积大，灵敏度低，制备工艺复杂等问题。氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料既有氧化锌良好的热释性能，又有还原氧化石墨烯的良好导电性，制备简单，安全可靠。因此氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料能够大大地提高温度随身传感器的性能，十分适于实际应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用，克服当前已有的温度随身传感器材料存在体积大，灵敏度低，制备工艺复杂等缺陷，本发明首次提出一步水热法制备氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料，并首次将氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料用于温度传感器。

本发明的一种氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料，所述材料为还原氧化石墨烯包裹单晶氧化锌纳米棒复合材料，其中氧化锌和还原氧化石墨烯的质量比为4:1～20。

本发明的一种氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括：

(1)将锌盐、乙酸钠溶于溶剂中，超声，得到前驱体溶液；

(2)将聚乙二醇溶于氧化石墨烯水分散液中，超声，得到溶液；

(3)将步骤(1)中的前驱体溶液、步骤(2)中的溶液混合，进行水热反应，冷却，过滤清洗，收集，得到氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料。

上述制备方法的优选方式如下：

所述步骤(1)中锌盐为硝酸锌；溶剂为乙二醇。

所述步骤(1)中锌盐和乙酸钠以质量比为1:1～10；锌盐与溶剂的质量比为1:10～90，进一步地硝酸锌与乙二醇的比例为1:30～90。

所述步骤(2)中聚乙二醇为聚乙二醇2000；氧化石墨烯水分散液中氧化石墨烯的质量分数为1％～10％。

所述步骤(2)中聚乙二醇2000和氧化石墨烯水分散液的质量比1～5:30。