[发明专利]石墨烯基高灵敏氢气传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯基高灵敏氢气传感器的制备方法，其中，所述石墨烯基高灵敏氢气传感器包括上电极、下电极以及位于上电极和下电极之间的中间复合结构，其特征在于，所述中间复合结构为三层复合筒状结构，三层复合筒状结构的内层为WO3层，中间层为泡沫镍基体层，外层为石墨烯网状结构层，且三层复合筒状结构的上端与上电极密封连结，三层复合筒状结构的下端与下电极密封连结；其特征在于，包括以下步骤：

（1）平面柔性泡沫镍基体的预处理：以平面柔性泡沫镍为基体，对其进行清洁预处理，依次采用乙醇、丙酮、去离子水超声清洗，然后干燥，备用；

（2）磁控溅射沉积WO3层：将清洗后的平面柔性泡沫镍为基体转移至磁控溅射装置中，以金属钨靶为溅射靶，反应磁控溅射得到WO3层；具体工艺参数为：本底真空度1×10-4Pa，以O2为反应气体，Ar为溅射气体，溅射气压为0.5-3Pa，溅射功率为200-400W，溅射时间为10-100min，在平面柔性泡沫镍基体的一侧溅射沉积WO3层；

（3）化学气相沉积石墨烯网状结构层：将溅射沉积有WO3层的平面柔性泡沫镍基体转移至化学气相沉积装置中，在平面柔性泡沫镍基体的另一侧化学气相沉积石墨烯网状结构层；具体工艺参数为：甲烷流量为20-80sccm，氢气流量为40-100sccm，Ar流量为20-50sccm，反应气压控制在1-5Pa，沉积温度为300-500°C，沉积时间为30-200min；

（4）弯曲成三层复合筒状结构：将沉积了WO3层和石墨烯网状结构层的平面柔性泡沫镍基体卷绕成筒状结构，并将缺口处用导电胶粘接，得到内层为WO3层，中间层为泡沫镍基体层，外层为石墨烯网状结构层的三层复合筒状结构；

（5）上电极和下电极的连结：将三层复合筒状结构的上端和下端分别与上电极和下电极密封连结，即可。

2.如权利要求1所述的一种石墨烯基高灵敏氢气传感器的制备方法，其特征在于：在所述上电极和所述下电极之间，包括多个并列设置的中间复合结构，以并联的方式与上电极和下电极连结，进一步提高氢气传感器对于氢气的相应灵敏度。

3.如权利要求2所述的一种石墨烯基高灵敏氢气传感器的制备方法，其特征在于：多个并列设置的中间复合结构以单排并列的方式排列，或者以十字形状的阵列排列，或者以米字形状的阵列排列，或者以口字形状的陈列排列。

4.如权利要求1所述的一种石墨烯基高灵敏氢气传感器的制备方法，其特征在于：所述三层复合筒状结构的直径为0.5mm-5mm，高度为3mm-15mm。

5.如权利要求1所述的一种石墨烯基高灵敏氢气传感器的制备方法，其特征在于：所述三层复合筒状结构中，WO3层的厚度为50nm-1um；所述石墨烯网状结构层的厚度为50nm-500nm；所述泡沫镍基体层的厚度为20-100um。