[发明专利]二硫化钼-黑磷烯复合材料在NO2

说明书

本发明公开了一种二硫化钼‑黑磷烯复合材料、制备方法及其在NO₂气体传感器件中的应用，属于材料制备领域。一种二硫化钼‑黑磷烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)将黑磷纳米片分散在二甲基甲酰胺内，并加入四硫代钼酸铵，得到反应液；2)将反应液倒入反应釜后，进行溶剂热反应，将得到的反应产物经提纯、干燥后得到二硫化钼‑黑磷烯复合材料。本发明的制备方法制备得到的二硫化钼‑黑磷烯复合材料，结构稳定、形貌均匀。发明的二硫化钼‑黑磷烯复合材料作为气敏材料在NO₂气体传感器中的应用，能够在室温下对ppb级别的NO₂具有明显的响应和良好的选择性在气体传感领域具有很大的应用前景。

技术领域

本发明属于材料制备领域，尤其是二硫化钼-黑磷烯复合材料、制备方法及其在NO₂气体传感器件中的应用。

背景技术

近年来，环境问题尤其是大气环境问题已经成为国际上最为关注的热点问题，现代化工业的极速发展对于人类的生存环境造成了严重破坏，尤其是有害气体的排放对于大气环境造成了不可磨灭的影响，已经严重威胁到了人类的健康生存。

在工业废气和汽车尾气中存在大量的NO₂，NO₂是一种对人体极具危害的气体，实时监测能够为控制NO₂的排放提供及时有效的支撑，鉴于此，开发研究室温下可用的、能够对低浓度NO₂气体进行实时监测的传感器是极其有必要的。但是目前市场上最常用的气体传感器依然是以金属氧化物半导体式传感器为主，虽然半导体金属传感器具有灵敏度高的优点，但是半导体金属传感器的工作温度较高，电阻较大，无法实现常温甚至是低温下的气体检测，且其稳定性较差，这也在很大程度上制约了其发展。

中国发明专利CN104792830A公开了一种基于石墨烯/二硫化钼复合的气体敏感材料及其制备方法，该材料虽然能够在室温下对NO₂气体产生明显响应，但是材料的稳定性较差，随着测试的进行，基线漂移幅度较大。发明专利CN105136977A公开了一种二硫化钼基双金属纳米复合材料构建的气体传感器的制备方法，所制备的气体传感器可用于挥发性芳烃类化合物的检测，虽然能够实现快速响应，但是检测极限依然在ppm级别。可见，二硫化钼在气体传感领域有了一定的应用特性，但是其性能亟需进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于克服二硫化钼应用于气体传感器上检测极限过低的缺点，提供二硫化钼-黑磷烯复合材料在NO₂气体传感器件中的应用。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

二硫化钼-黑磷烯复合材料作为气敏材料在NO₂气体传感器中的应用，所述二硫化钼-黑磷烯复合材料由以下方法制备得到：

1）配制反应液

将黑磷纳米片分散在二甲基甲酰胺内，并加入四硫代钼酸铵，得到反应液；

步骤1）中的黑磷纳米片由以下方法制备得到，制备方法包括以下步骤：

1-1）将铂丝作为正电极、黑磷晶体作为负电极、浓度为0.01~0.05 M 四甲基四氟硼酸铵的二甲亚砜溶液作为电解液，进行电化学剥离，工作电压为-5~-30 V，剥离时间为5~40 min；

1-2）将剥离后得到的海绵状黑磷利用细胞破碎机进行破碎；

1-3）经离心、洗涤、干燥后得到黑磷纳米片；

2）进行反应

将反应液倒入反应釜后，进行溶剂热反应，将得到的反应产物经提纯、干燥后得到二硫化钼-黑磷烯复合材料；

溶剂热反应的条件为：温度为180~220 ℃，反应时间为15~20 h。