CN110161080A - 基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法 - Google Patents

基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法，以绝缘陶瓷衬底，在此衬底表面涂覆气敏材料，在气敏材料两端引出电极，电极接入检测电路。气敏材料由氧化石墨烯、聚苯胺、氧化锌、微晶纤维素、京尼平制成。本发明的基于石墨烯气凝胶的气体传感器，加入微晶纤维素和氧化锌，具有优良的导电性，聚苯胺和氧化石墨烯之间具有良好的结合性和协同作用，能有效提高传感器的传感性，提高传感器的灵敏度。

Description

基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法
技术领域
本发明属于气体传感器领域，具体涉及一种基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法。
背景技术
气体传感器在环境监测、食品安全、医疗卫生等领域发挥着越来越重要的作用。用于气体检测的主要是半导体气体传感器，所谓半导体气体传感器是通过气体在敏感材料表面发生氧化或还原反应，引起半导体宏观电学性质的改变，进而实现对待测气体浓度以及成分的检测，具有成本低廉、灵敏度高、使用寿命长等优点。
氧化石墨烯是一类重要的石墨烯衍生物，其结构与石墨烯类似。一般认为，氧化石墨烯为准二维层状结构，片层含有大量羟基、羧基等活性含氧基团，具有许多不同于石墨烯的新性能。由于大量含氧官能团的存在，氧化石墨烯呈ｐ型半导体性质，且薄膜电阻与外界湿度、气氛及温度有关，是一种理想的气敏材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法，以绝缘陶瓷衬底，在此衬底表面涂覆气敏材料，在气敏材料两端引出电极，电极接入检测电路。气敏材料涂覆步骤如下：
1）取氧化石墨烯置于去离子水中，超声处理2-5小时，得氧化石墨烯分散液；
2）向氧化石墨烯分散液中加入氧化锌，磁力搅拌6-8小时，使分散均匀，然后加入微晶纤维素和京尼平，保持温度在40-55℃搅拌反应5-10小时，得混合液；
3）将混合液涂覆于衬底表面，真空干燥得负载石墨烯气凝胶的衬底；
4）取聚苯胺溶于有机溶剂中搅拌4-6小时得聚苯胺溶液，将衬底负载石墨烯气凝胶的一面浸于聚苯胺溶液中5小时，取出于40-50℃真空干燥3-6小时即可。
具体地，所述步骤1）中氧化石墨烯分散液的浓度为3-7wt%，超声频率为40-100kHz。
具体地，所述氧化石墨烯：氧化锌：微晶纤维素：京尼平的质量比为70-90：5-12：3-6：1-2。
具体地，所述聚苯胺的加入量为氧化石墨烯质量的8-15%。
具体地，所述步骤4）中有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮。
本发明具有以下有益效果：本发明的基于石墨烯气凝胶的气体传感器，加入微晶纤维素和氧化锌，具有优良的导电性，聚苯胺和氧化石墨烯之间具有良好的结合性和协同作用，能有效提高传感器的传感性，提高传感器的灵敏度。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1
基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法，以绝缘陶瓷衬底，在此衬底表面涂覆气敏材料，在气敏材料两端引出电极，电极接入检测电路。气敏材料涂覆步骤如下：
1）取氧化石墨烯置于去离子水中，80kHz超声处理3小时，得浓度为5wt%氧化石墨烯分散液；
2）向氧化石墨烯分散液中加入氧化锌，磁力搅拌7小时，使分散均匀，然后加入微晶纤维素和京尼平，氧化石墨烯：氧化锌：微晶纤维素：京尼平的质量比为80：10：5：1，保持温度在50℃搅拌反应8小时，得混合液；
3）将混合液涂覆于衬底表面，真空干燥得负载石墨烯气凝胶的衬底；
4）取占氧化石墨烯质量12%的聚苯胺溶于N,N-二甲基甲酰胺搅拌5小时得聚苯胺溶液，将衬底负载石墨烯气凝胶的一面浸于聚苯胺溶液中5小时，取出于50℃真空干燥3小时即可。
实施例2
基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法，以绝缘陶瓷衬底，在此衬底表面涂覆气敏材料，在气敏材料两端引出电极，电极接入检测电路。气敏材料涂覆步骤如下：
1）取氧化石墨烯置于去离子水中，100kHz超声处理2小时，得浓度为7wt%氧化石墨烯分散液；
2）向氧化石墨烯分散液中加入氧化锌，磁力搅拌6小时，使分散均匀，然后加入微晶纤维素和京尼平，氧化石墨烯：氧化锌：微晶纤维素：京尼平的质量比为85：5：4：2，保持温度在55℃搅拌反应7小时，得混合液；
3）将混合液涂覆于衬底表面，真空干燥得负载石墨烯气凝胶的衬底；
4）取占氧化石墨烯质量10%的聚苯胺溶于N-甲基吡咯烷酮搅拌5小时得聚苯胺溶液，将衬底负载石墨烯气凝胶的一面浸于聚苯胺溶液中5小时，取出于40℃真空干燥6小时即可。
实施例3
基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法，以绝缘陶瓷衬底，在此衬底表面涂覆气敏材料，在气敏材料两端引出电极，电极接入检测电路。气敏材料涂覆步骤如下：
1）取氧化石墨烯置于去离子水中，40kHz超声处理5小时，得浓度为3wt%氧化石墨烯分散液；
2）向氧化石墨烯分散液中加入氧化锌，磁力搅拌6小时，使分散均匀，然后加入微晶纤维素和京尼平，氧化石墨烯：氧化锌：微晶纤维素：京尼平的质量比为90： 12：6：1，保持温度在40℃搅拌反应10小时，得混合液；
3）将混合液涂覆于衬底表面，真空干燥得负载石墨烯气凝胶的衬底；
4）取占氧化石墨烯质量8%的聚苯胺溶于N,N-二甲基甲酰胺搅拌6小时得聚苯胺溶液，将衬底负载石墨烯气凝胶的一面浸于聚苯胺溶液中5小时，取出于50℃真空干燥4小时即可。
实施例4
基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法，以绝缘陶瓷衬底，在此衬底表面涂覆气敏材料，在气敏材料两端引出电极，电极接入检测电路。气敏材料涂覆步骤如下：
1）取氧化石墨烯置于去离子水中，60kHz超声处理4小时，得浓度为6wt%氧化石墨烯分散液；
2）向氧化石墨烯分散液中加入氧化锌，磁力搅拌8小时，使分散均匀，然后加入微晶纤维素和京尼平，氧化石墨烯：氧化锌：微晶纤维素：京尼平的质量比为70：8：3：2，保持温度在45℃搅拌反应5小时，得混合液；
3）将混合液涂覆于衬底表面，真空干燥得负载石墨烯气凝胶的衬底；
4）取占氧化石墨烯质量15%的聚苯胺溶于N-甲基吡咯烷酮搅拌4小时得聚苯胺溶液，将衬底负载石墨烯气凝胶的一面浸于聚苯胺溶液中5小时，取出于45℃真空干燥5小时即可。

Claims (5)

1.基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法，其特征在于，以绝缘陶瓷衬底，在此衬底表面涂覆气敏材料，在气敏材料两端引出电极，电极接入检测电路；气敏材料涂覆步骤如下：
1)取氧化石墨烯置于去离子水中，超声处理2-5小时，得氧化石墨烯分散液；
2)向氧化石墨烯分散液中加入氧化锌，磁力搅拌6-8小时，使分散均匀，然后加入微晶纤维素和京尼平，保持温度在40-55℃搅拌反应5-10小时，得混合液；
3)将混合液涂覆于衬底表面，真空干燥得负载石墨烯气凝胶的衬底；
4)取聚苯胺溶于有机溶剂中搅拌4-6小时得聚苯胺溶液，将衬底负载石墨烯气凝胶的一面浸于聚苯胺溶液中5小时，取出于40-50℃真空干燥3-6小时即可。
2.如权利要求1所述的基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中氧化石墨烯分散液的浓度为3-7wt％，超声频率为40-100kHz。
3.如权利要求1所述的基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯：氧化锌：微晶纤维素：京尼平的质量比为70-90：5-12：3-6：1-2。
4.如权利要求1所述的基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法，其特征在于，所述聚苯胺的加入量为氧化石墨烯质量的8-15％。
5.如权利要求1所述的基于石墨烯气凝胶的高灵敏气体传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110726754A (zh) * 2019-10-22 2020-01-24 南京信息工程大学 一种器件表面原位组装石墨烯气凝胶的制备方法及气敏应用
WO2021107907A1 (en) * 2019-11-27 2021-06-03 Maltepe Üni̇versi̇tesi̇ Teknoloji̇ Transfer Ofi̇si̇ Anoni̇m Şi̇rketi̇ Production of graphene or borophene nanocomposite-based electrochemical sensors for precise and fast detection of formaldehyde gas

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101857221A (zh) * 2010-05-21 2010-10-13 哈尔滨工业大学 高效率制备石墨烯复合物或氧化石墨烯复合物的方法
CN102254584A (zh) * 2011-05-12 2011-11-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 基于石墨烯填料的通用电子浆料
CN102347475A (zh) * 2010-07-27 2012-02-08 曾永斌 一种高性能锂离子电池及其制作工艺
CN102788822A (zh) * 2012-07-19 2012-11-21 西南交通大学 一种纳米复合薄膜氨气传感器的制备方法
CN102879430A (zh) * 2012-10-15 2013-01-16 苏州大学 基于石墨烯/聚苯胺杂化材料的气体传感器及其制备方法
CN103360616A (zh) * 2013-07-10 2013-10-23 武汉纺织大学 一种石墨烯/纳晶纤维素分散液制备杂化膜的方法
CN103441253A (zh) * 2013-08-15 2013-12-11 陕西科技大学 一种石墨烯/ZnO/聚苯胺复合材料及其制备方法和应用
CN104495811A (zh) * 2014-12-12 2015-04-08 盐城市新能源化学储能与动力电源研究中心 一种石墨烯复合材料及其制备方法
CN104559176A (zh) * 2015-01-27 2015-04-29 西南科技大学 一种三维还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备方法
CN104849324A (zh) * 2015-05-25 2015-08-19 吉林大学 一种基于石墨烯/多壁碳纳米管/氧化锌复合材料的电阻型气体传感器及制作方法
CN105175761A (zh) * 2015-09-08 2015-12-23 哈尔滨工业大学 一种细菌纤维素/聚苯胺/石墨烯膜材料的制备方法及其应用
CN105259218A (zh) * 2015-10-28 2016-01-20 上海交通大学 一种氧化锌纳米线-石墨烯气体传感器及其制备方法
CN105732979A (zh) * 2016-04-20 2016-07-06 桂林理工大学 以葡萄糖为模板制备聚苯胺纳米管/石墨烯复合材料的方法
CN105749896A (zh) * 2016-02-15 2016-07-13 东南大学 一种氧化锌/还原氧化石墨烯气凝胶及其制备方法
US20170051167A1 (en) * 2013-07-04 2017-02-23 Fondazione Istituto Italiano Di Tecnologia Method for the preparation of polyaniline/reduced graphene oxide composites
CN107064218A (zh) * 2016-10-31 2017-08-18 扬州大学 基于还原石墨烯‑半导体室温二氧化氮传感器制备方法
CN107141514A (zh) * 2017-05-27 2017-09-08 华南理工大学 一种高弹性石墨烯复合形变传感材料及其制备方法与应用

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101857221A (zh) * 2010-05-21 2010-10-13 哈尔滨工业大学 高效率制备石墨烯复合物或氧化石墨烯复合物的方法
CN102347475A (zh) * 2010-07-27 2012-02-08 曾永斌 一种高性能锂离子电池及其制作工艺
CN102254584A (zh) * 2011-05-12 2011-11-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 基于石墨烯填料的通用电子浆料
CN102788822A (zh) * 2012-07-19 2012-11-21 西南交通大学 一种纳米复合薄膜氨气传感器的制备方法
CN102879430A (zh) * 2012-10-15 2013-01-16 苏州大学 基于石墨烯/聚苯胺杂化材料的气体传感器及其制备方法
US20170051167A1 (en) * 2013-07-04 2017-02-23 Fondazione Istituto Italiano Di Tecnologia Method for the preparation of polyaniline/reduced graphene oxide composites
CN103360616A (zh) * 2013-07-10 2013-10-23 武汉纺织大学 一种石墨烯/纳晶纤维素分散液制备杂化膜的方法
CN103441253A (zh) * 2013-08-15 2013-12-11 陕西科技大学 一种石墨烯/ZnO/聚苯胺复合材料及其制备方法和应用
CN104495811A (zh) * 2014-12-12 2015-04-08 盐城市新能源化学储能与动力电源研究中心 一种石墨烯复合材料及其制备方法
CN104559176A (zh) * 2015-01-27 2015-04-29 西南科技大学 一种三维还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备方法
CN104849324A (zh) * 2015-05-25 2015-08-19 吉林大学 一种基于石墨烯/多壁碳纳米管/氧化锌复合材料的电阻型气体传感器及制作方法
CN105175761A (zh) * 2015-09-08 2015-12-23 哈尔滨工业大学 一种细菌纤维素/聚苯胺/石墨烯膜材料的制备方法及其应用
CN105259218A (zh) * 2015-10-28 2016-01-20 上海交通大学 一种氧化锌纳米线-石墨烯气体传感器及其制备方法
CN105749896A (zh) * 2016-02-15 2016-07-13 东南大学 一种氧化锌/还原氧化石墨烯气凝胶及其制备方法
CN105732979A (zh) * 2016-04-20 2016-07-06 桂林理工大学 以葡萄糖为模板制备聚苯胺纳米管/石墨烯复合材料的方法
CN107064218A (zh) * 2016-10-31 2017-08-18 扬州大学 基于还原石墨烯‑半导体室温二氧化氮传感器制备方法
CN107141514A (zh) * 2017-05-27 2017-09-08 华南理工大学 一种高弹性石墨烯复合形变传感材料及其制备方法与应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吕少一等: "纳米纤维素基导电复合材料研究进展", 《林业科学》 *
徐开先等: "《传感器实用技术》", 31 December 2016, 国防工业出版社 *
李垚等: "《新型功能材料制备原理与工艺》", 31 August 2017, 哈尔滨工业大学出版社 *
边瑞琦等: "静电纺丝再生丝素蛋白改性研究进展", 《丝绸》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110726754A (zh) * 2019-10-22 2020-01-24 南京信息工程大学 一种器件表面原位组装石墨烯气凝胶的制备方法及气敏应用
CN110726754B (zh) * 2019-10-22 2021-11-02 南京信息工程大学 一种器件表面原位组装石墨烯气凝胶的制备方法及气敏应用
WO2021107907A1 (en) * 2019-11-27 2021-06-03 Maltepe Üni̇versi̇tesi̇ Teknoloji̇ Transfer Ofi̇si̇ Anoni̇m Şi̇rketi̇ Production of graphene or borophene nanocomposite-based electrochemical sensors for precise and fast detection of formaldehyde gas

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