[发明专利]一种基于有机-无机异质结的光伏自驱动柔性气体传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于有机-无机异质结的光伏自驱动柔性气体传感器，其特征在于，所述气体传感器包括由气敏薄膜与导电聚合物纳米纤维构成的太阳能收集模块，所述气敏薄膜的背面贴有导电玻璃作为电极A，所述导电聚合物纳米纤维的基底为制备有金属电极B的柔性有机基底，并用导电银浆粘合导电聚合物纳米纤维和电极B；所述气敏薄膜的材料为对目标气体敏感的二维半导体材料；所述气敏薄膜的材料包括过渡金属硫化物、氮化硼、III-VI层状化合物、IV主族单硫化合物、黑磷、钙钛矿以及石墨烯二维结构材料中任意一种或多种不同材料所组成的复合膜；所述导电聚合物纳米纤维为薄膜形貌表征为疏松多孔的纳米纤维，包括聚-3 已基噻吩、聚苯胺、聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)。

2.根据权利要求1所述的一种基于有机-无机异质结的光伏自驱动柔性气体传感器，其特征在于，所述太阳能收集模块的异质结通过内建电场将光生电子-空穴对有效分离，并在内建电场作用下随漂移运动分别积累在异质结两侧，使得异质结两侧出现电势差。

3.一种权利要求1所述的基于有机-无机异质结的光伏自驱动柔性气体传感器的制备方法，其特征在于，采用剥离工艺结合旋涂或喷涂或滴涂的方法将二维结构材料沉积在导电玻璃上形成气敏薄膜，并通过水热合成法在气敏薄膜上修饰贵金属纳米颗粒；采用静电纺丝结合原位聚合工艺将导电聚合物纳米纤维的一面固定在有电极图案的柔性有机基底上，另一面则是与气敏材料充分接触形成有机-无机异质结。

4.根据权利要求3所述的一种基于有机-无机异质结的光伏自驱动柔性气体传感器的制备方法，其特征在于，所述剥离工艺包括插层剥离法、水热模板组装法、超声剥离法。

5.根据权利要求3所述的一种基于有机-无机异质结的光伏自驱动柔性气体传感器的制备方法，其特征在于，所述贵金属包括Au、Ag、Pd。

6.一种权利要求1-5任意一项所述的基于有机-无机异质结的光伏自驱动柔性气体传感器的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

（1）将导电玻璃、柔性有机基底经化学试剂清洗并干燥保存，使用前经过紫外清洗机处理；

（2）将二维半导体材料分散在乙醇和去离子水的混合液中，使用285 W的超声破壁机处理以剥离出纳米片，最后经去离子水和乙醇反复清洗；

（3）在二维半导体材料纳米片的去离子水分散液中加入氯金酸和甲醇，通过水热合成贵金属纳米颗粒修饰在二维半导体材料纳米片的表面，最后经去离子水和乙醇反复清洗；

（4）将贵金属纳米颗粒修饰的二维半导体材料纳米片通过旋涂或喷涂或滴涂的方法将二维材料沉积在导电玻璃上形成气敏薄膜，并干燥保存；

（5）将PPY和PVP材料通过静电纺丝制备出纳米纤维骨架，并通过原位聚合制备出导电聚合物纳米纤维，并干燥保存；

（6）用激光切割机切割出柔性有机基底，通过蒸镀在上面制备出金属电极图案；

（7）在柔性有机基底的电极图案一侧上刷导电银浆薄层，并将导电聚合物纳米纤维层转移到涂有导电银浆的一侧，最后将导电玻璃和柔性有机基底贴合，使气敏材料和导电聚合物材料相接触形成异质结。