[发明专利]一种对低浓度丙酮气体敏感的四氧化三钴纳米管/三维石墨烯复合薄膜

摘要

本发明提供了一种可用于较低温度下检测低浓度丙酮的Co₃O₄纳米管/3D(三维)石墨烯复合薄膜的制备方法，属于气敏传感器技术领域。我们将Co‑MOF‑74纳米颗粒与GO(氧化石墨烯)复合，通过水热反应形成Co‑MOF‑74纳米管/3D石墨烯，再通过热退火得到Co₃O₄纳米管/3D石墨烯，最后利用悬涂法制备Co₃O₄纳米管/3D石墨烯薄膜。由于3D石墨烯极大的比表面积以及Co₃O₄纳米管和3D石墨烯之间异质结的作用，相比纯Co₃O₄纳米管，Co₃O₄纳米管/3D石墨烯对丙酮的气敏性能大大提升。该Co₃O₄纳米管/3D石墨烯制备方法简单，原料成本低，可重复性好，基于该结构的器件对低浓度丙酮(0.1‑3ppm)灵敏度高且响应/恢复时间短、工作温度低，该工作对开发可用于特定环境中低浓度丙酮检测的传感器具有非常重要的指导意义。

主权项

1.一种对低浓度丙酮气体敏感的Co3O4纳米管/3D石墨烯复合薄膜的制备方法，其制备步骤包括：(1)分别将0.9963克四水醋酸钴和0.2972克2,5‑二羟基对苯二甲酸溶于100毫升和50毫升甲醇，超声10分钟，然后将2,5‑二羟基对苯二甲酸溶于的甲醇溶液缓慢加入四水醋酸钴的甲醇溶液中，室温下搅拌2小时；(2)将步骤(1)的反应产物分别用甲醇和去离子水进行多次离心洗涤，将离心后的样品与GO(氧化石墨烯)的水溶液混合，室温下搅拌1小时，其中GO的浓度为100毫克/50毫升去离子水；(3)将步骤(2)的混合液倒入不锈钢反应釜聚四氟乙烯内衬中进行水热反应，水热条件为180℃，12小时；(4)将水热反应的产物用去离子水和甲醇进行多次离心洗涤，然后进行冷冻干燥；(5)将冷冻干燥的产物置于管式炉中，在空气气氛、400℃下处理2小时，管式炉的升温速率为1℃/分钟，最后得到Co3O4纳米管/3D石墨烯粉末；(6)取0.01克Co3O4纳米管/3D石墨烯粉末用3毫升去离子水分散，接着用悬涂仪把该分散液悬涂到印有铂叉指电极的陶瓷片上，等悬涂的膜完全干燥后置于烘箱中2小时，炉内温度设置为60℃，最后得到测试基片。