[发明专利]一种用于检测丙酮气体的气敏材料及其元件和制备方法

摘要

本发明提供了一种用于检测丙酮气体的气敏材料，由ZnO纳米片和氧化石墨烯复合构成，氧化石墨烯占气敏材料的质量百分比为5~20%。本发明还提供了上述气敏材料的制备方法，先制备ZnO纳米片，通过固相研磨的方法制得ZnO石墨质量比为11的混合材料，再向混合材料中加入P2O5，得到ZnO纳米片；再制备氧化石墨烯溶液，将制备的氧化石墨烯溶液和ZnO纳米片混合，混合均匀后干燥得到用于检测丙酮气体的气敏材料。本发明还提供了用于检测丙酮气体的气敏元件，将气敏材料涂敷在半导体元件上，制得含有ZnO纳米片和氧化石墨烯复合材料的气敏元件。本发明的气敏元件对丙酮气体灵敏度高，对干扰气体选择性好、响应恢复时间短。

主权项

一种用于检测丙酮气体的气敏材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1）称取ZnO颗粒、石墨，所述的ZnO和石墨质量比为1：1，通过固相研磨的方法制得ZnO和石墨的混合材料，再向混合材料中加入P2O5，所述的P2O5的质量为所述混合材料质量的1‑10 %，将混合材料混合均匀，得到ZnO纳米片制备所需的原材料；2）称取上述原材料，置于一个反应容器中，在上述原材料的表面镀厚度为1 nm的 Au，将生长方向为100的硅基片或者111的Al2O3基片放在反应容器的中心位置，将反应容器放在CVD管式炉中，升温至900~1100 ℃，升温时间为15~25 min；保温温度为900~1100℃，保温时间为3~8 min；然后自然降温获得ZnO纳米片；3）一个采用改进的Hummers法制备氧化石墨的步骤；4）称取氧化石墨，加入乙醇，所述的氧化石墨和乙醇的质量体积比为1g：100~200mL，放入超声波中超声获得氧化石墨烯溶液；5）将制取得到的ZnO纳米片和氧化石墨烯溶液混合，所述的氧化石墨烯的质量为ZnO纳米片和氧化石墨烯质量之和的5~20%，50~70 ℃干燥1~3小时，即得到用于检测丙酮气体的气敏材料。