[发明专利]一种基于石墨烯包覆α-Fe2O3复合物的室温NO2传感器及其制备方法

摘要

一种基于石墨烯包覆α‑Fe2O3复合物的室温NO2传感器及其制备方法，属于半导体金属氧化物气体传感器技术领域。传感器由市售的带有2个环形金电极的Al2O3绝缘陶瓷管、涂敷在环形金电极和Al2O3绝缘陶瓷管上的半导体敏感材料、以及穿过Al2O3绝缘陶瓷管的镍铬合金加热线圈组成。由水浴与水热法相结合制得石墨烯包覆α‑Fe2O3复合物敏感材料，利用石墨烯高的比表面积、气体吸附能力、快的载流子迁移速率以及良好的导电性及其与α‑Fe2O3之间形成的异质结，增加了被检测气体的表面化学反应以及形成了rGO和α‑Fe2O3之间的电荷转移，进而有效地提高了传感器对于NO2的敏感特性，且将器件的工作温度降低至室温，因而在检测微环境中NO2含量方面有广阔的应用前景。

主权项

一种基于石墨烯包覆α‑Fe2O3复合物的室温NO2传感器，其由外表面自带有2个彼此分立环形金电极的Al2O3陶瓷管、均匀地涂覆在环形金电极和Al2O3陶瓷管外表面的敏感材料薄膜、Al2O3陶瓷管内部的镍镉合金线圈组成，其特征在于，敏感材料为石墨烯包覆α‑Fe2O3复合物，其由如下步骤制备得到：①将100～200mg九水合硝酸铁加入到10～20mL去离子水中，搅拌30～60分钟，得到均一的硝酸铁溶液；取5～10mg冻干后的氧化石墨烯粉体，加入到10～20mL去离子水中，超声45～60分钟，得到均一透明的氧化石墨烯溶液；取5～10mL氧化石墨烯溶液缓慢滴加至上述10～20mL的硝酸铁溶液中，继续搅拌30～60分钟；随后，将所得混合溶液在70～90℃水浴条件下反应3～6小时，得到均一、粘稠的暗红色溶液；②将步骤①得到的暗红色溶液在160～190℃下水热反应15～20小时，冷却到室温后高速离心得到沉淀，将沉淀依次用去离子水和无水乙醇洗涤数次，再在‑50～‑30℃下冷冻干燥12～18小时，然后在400～600℃下真空煅烧1～3小时，得到黑色的石墨烯包覆α‑Fe2O3复合物粉末。