[发明专利]一种石墨烯量子点/ZnO/小球藻复合薄膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种石墨烯量子点/ZnO/小球藻复合薄膜在气敏传感器上作为敏感层的应用，其特征在于，所述石墨烯量子点/ZnO/小球藻复合薄膜包括元素占比为15～21％的氧化锌纳米晶粒、60～69％的碳化小球藻、4～10％的石墨烯量子点和2～10％铂纳米颗粒；

所述石墨烯量子点为氮掺杂石墨烯量子点、氯基化石墨烯量子点或硫掺杂石墨烯量子点；

所述碳化小球藻的粒径为200nm～1μm，所述氧化锌纳米晶粒的尺寸为3～4nm，所述功能化石墨烯量子点的粒径为4～6nm，所述铂纳米颗粒的粒径为4～8nm；

所述气敏传感器为甲醇气敏传感器。

2.根据权利要求1所述的石墨烯量子点/ZnO/小球藻复合薄膜在气敏传感器上作为敏感层的应用，其特征在于，所述石墨烯量子点/ZnO/小球藻复合薄膜的制备方法包括以下步骤：

(1)将小球藻在惰性气体保护下进行焙烧，得到碳化小球藻；

(2)利用氯铂酸制备铂纳米颗粒，并制备铂纳米颗粒低碳醇溶液；

(3)将锌前驱体和石墨烯量子点加入低碳醇中搅拌均匀，再进行超声分散，加入铂纳米颗粒，再超声分散均匀制得混合液；

(4)将混合液旋转蒸发，浓缩至原体积的1/4～1/2，加入碳化小球藻搅拌均匀得到混合溶液；

(5)在具有叉指电极的器件基底上旋涂混合溶液，加热干燥后依次进行后置热处理、氧等离子体处理，得到干燥样品；

(6)将干燥样品置于惰性气体下热处理，即得石墨烯量子点/ZnO/小球藻复合薄膜。

3.根据权利要求2所述的石墨烯量子点/ZnO/小球藻复合薄膜在气敏传感器上作为敏感层的应用，其特征在于，所述步骤（2）包括以下步骤：

(21)向烧杯中加入体积比为1：1.2～2.4：5的氯铂酸溶液、PVP溶液和二甲亚砜DMSO混合均匀，其中氯铂酸溶液和PVP溶液的浓度分别为5×10 -3 ～5×10 -2 mol/L、1×10 -4～1×10 - 3 mol/L；

(22)向混合溶液中加入浓度为6×10 -3 ～6×10 -2 mol/L的抗坏血酸钠溶液加热搅拌，抗坏血酸钠溶液与氯铂酸溶液体积比为1.5～2：1；

(23)将样品进行离心分离、丙酮清洗、乙醇清洗，得到铂纳米颗粒；

(24)将铂纳米颗粒在超声作用下分散到低碳醇中，得到铂纳米颗粒低碳醇溶液。

4.根据权利要求2所述的石墨烯量子点/ZnO/小球藻复合薄膜在气敏传感器上作为敏感层的应用，其特征在于，所述步骤（3）中锌前驱体为乙酸锌，丙烯酸锌或甲基丙烯酸锌，石墨烯量子点为氮掺杂石墨烯量子点、氯基化石墨烯量子点或硫掺杂石墨烯量子点，低碳醇为乙二醇、丙醇和异丙醇中的至少一种。

5.根据权利要求2或3所述的石墨烯量子点/ZnO/小球藻复合薄膜在气敏传感器上作为敏感层的应用，其特征在于，所述步骤（3）中锌前驱体、石墨烯量子点的质量比为25～130：1～5，石墨烯量子点和铂纳米颗粒的质量比为12～18：1～5。

6.根据权利要求2所述的石墨烯量子点/ZnO/小球藻复合薄膜在气敏传感器上作为敏感层的应用，其特征在于，所述步骤（4）中碳化小球藻与铂纳米颗粒的质量比为6～12：1。