[发明专利]石墨烯基三元复合薄膜气体传感器及其制备方法

摘要

本发明公开了石墨烯基三元复合薄膜气体传感器及其制备方法，它由三元复合薄膜和基片构成，三元复合薄膜由石墨烯、金属或金属氧化物纳米颗粒、导电聚合物复合而成。本发明充分利用了石墨烯和纳米颗粒的高比表面积、优异的电学与物理化学特性，以及导电聚合物特异的气敏响应特性，三元复合使得不同材料间形成增益互补机制，增强了体系的气体敏感特性和稳定性；同时结合有序性良好的自组装工艺，可用于制备高灵敏的室温探测气体传感器。

主权项

石墨烯基三元复合薄膜气体传感器的制备方法，其特征在于，石墨烯基三元复合薄膜气体传感器由三元复合薄膜和基片构成，三元复合薄膜由石墨烯、金属或金属氧化物纳米颗粒、导电聚合物复合而成，所述三元复合薄膜分为分层膜和单层膜，所述分层膜由沉积在基片上的石墨烯层和覆盖在石墨烯层上的由金属或金属氧化物纳米颗粒与导电聚合物形成的复合层构成，所述单层膜由石墨烯、金属或金属氧化物纳米颗粒和导电聚合物三种材料混合复合而成，其中：制备单层膜气体传感器包括如下步骤：① 清洗基片，并对基片进行亲水处理和静电处理；② 利用磁力搅拌或超声工艺，制备石墨烯、金属或金属氧化物纳米颗粒复合分散液；③ 在②得到的复合分散液中加入导电聚合物单体，并调节聚合参数；④ 加入聚合助剂；⑤待聚合反应发生时，将基片置入聚合溶液中，进行原位聚合自组装；然后取出基片，清洗并干燥，置于真空干燥箱中保存，获得三元复合自组装单层膜气体传感器；制备分层膜气体传感器包括如下步骤：（1） 清洗基片，并对基片进行亲水处理和静电处理；（2）利用磁力搅拌或超声工艺，制备石墨烯分散液；再通过旋凃、喷涂或滴涂在基片上沉积一层石墨烯薄膜；（3）制备金属或金属氧化物纳米颗粒分散液，往分散液中加入导电聚合物单体，调节聚合工艺条件；（4）加入聚合助剂；（5）待聚合反应发生时，将（2）得到的石墨烯薄膜基片置入聚合溶液中，进行原位聚合自组装；然后取出基片，清洗并干燥，置于真空干燥箱中保存，获得三元复合分层薄膜气体传感器。