[发明专利]一种三元复合材料及其应用

权利要求书

1.一种三元复合材料，其特征在于，所述三元复合材料以三维石墨烯泡沫为基底，其表面负载二氧化钛纳米球；所述二氧化钛纳米球中点嵌有石墨烯量子点；所述三元复合材料中石墨烯泡沫的平均孔径为240～260μm，孔壁的长度为170～190μm，孔壁的平均厚度为1.5～3μm；二氧化钛纳米球的平均粒径为300～400nm; 石墨烯量子点的平均粒径为3～5nm。

2.根据权利要求1所述的三元复合材料，其特征在于，所述三元复合材料中二氧化钛纳米球的元素占比为20～25%，石墨烯量子点元素占比为10～25%，三维石墨烯泡沫元素占比为55～65%。

3.根据权利要求2所述的三元复合材料，其特征在于，所述三元复合材料中二氧化钛纳米球的元素占比为25%，石墨烯量子点元素占比为10%，三维石墨烯泡沫元素占比为65%。

4.权利要求1至3任一所述三元复合材料在甲醛气体检测上的应用。

5.采用权利要求1至3任一所述的三元复合材料制备得到的气敏传感元件，其特征在于，所述气敏传感元件表面负载有所述三元复合材料。

6.根据权利要求5所述的气敏传感元件，其特征在于，所述气敏传感元件的叉指电极采用金叉指电极或铂金叉指电极；所述气敏传感元件通过以下方法制备得到：

（1）制备表面负载有三维石墨烯泡沫的气敏传感器件；

（2）制备钛前驱体溶胶溶液：在钛前驱体溶液中加入石墨烯量子点，搅拌制备溶胶溶液；

（3）对负载三维石墨烯泡沫的气敏传感器件进行提拉镀膜；

（4）干燥；

（5）采用后置热蒸法制备三元复合材料；

（6）热处理。

7.根据权利要求6所述的气敏传感元件，其特征在于，所述步骤（2）中钛前驱体溶胶溶液以1~3克四氯化钛溶于5~10毫升乙醇中，并加入10~40毫克石墨烯量子点，超声条件下机械搅拌并辅助滴入0.2~0.8毫升浓盐酸制备得到；所述步骤（5）中采用的后置热蒸法将步骤（4）干燥后的气敏传感器件放入密闭容器中，调控密闭容器内相对湿度为75%～95%，温度为120℃～150℃，进行水蒸气热处理24～96小时，即得表面负载有所述三元复合材料的气敏传感元件。

8.根据权利要求6所述的气敏传感元件，其特征在于，所述步骤（1）表面负载有三维石墨烯泡沫气敏传感器件的具体方法如下：

a、用丙酮清洗的石墨烯包裹的镍基片焊接在气敏传感器件上；

b、传感器件在90℃下用盐酸溶液将镍基片蚀刻成三维石墨烯泡沫，用去离子水和丙酮清洗三次；

c、将表面负载有三维石墨烯泡沫的气敏传感器件置于烘箱中干燥。

9.根据权利要求6所述的气敏传感元件，其特征在于，所述步骤（3）中提拉镀膜的具体步骤为：将负载三维石墨烯泡沫的气敏传感器件气敏垂直浸入所述前驱体溶胶溶液中20～60秒，以10～30毫米/分钟的速度提拉2～8次。

10.根据权利要求6所述的气敏传感元件，其特征在于，所述步骤（6）中热处理采用氮气气氛，573～773K下热处理1～3小时。