CN110243881B - 一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件及其制备方法 - Google Patents

一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110243881B
CN110243881B CN201910640005.3A CN201910640005A CN110243881B CN 110243881 B CN110243881 B CN 110243881B CN 201910640005 A CN201910640005 A CN 201910640005A CN 110243881 B CN110243881 B CN 110243881B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sno
rgo
gas sensor
composite material
nanocomposite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910640005.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110243881A (zh
Inventor
沈岩柏
李国栋
钟祥熙
李昂
卢瑞
殷尧禹
刘文刚
魏德洲
张云海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeastern University China
Original Assignee
Northeastern University China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeastern University China filed Critical Northeastern University China
Priority to CN201910640005.3A priority Critical patent/CN110243881B/zh
Publication of CN110243881A publication Critical patent/CN110243881A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110243881B publication Critical patent/CN110243881B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
    • G01N27/127—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer comprising nanoparticles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于rGO‑SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件及其制备方法，属于石墨烯‑金属氧化物复合材料气敏元件技术领域。所述气敏元件主要由电极元件和均匀涂覆在电极元件上的rGO‑SnO2纳米复合材料组成，所述rGO‑SnO2纳米复合材料的微观形貌为在还原氧化石墨烯片层上均匀生长着SnO2纳米球，所述SnO2纳米球直径为40～70nm，为四方锡石相结构。本发明采用一步水热法制备出比表面积大、电阻率低、分散性良好的rGO‑SnO2纳米复合材料，然后将rGO‑SnO2纳米复合材料作为气敏涂层制备出NO2气敏元件。该气敏元件有效地解决了传统NO2气敏元件工作温度较高及石墨烯类气敏元件灵敏度较低、恢复时间较长等问题，具有较好的应用价值和发展前景。

Description

一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件及其制备方法
技术领域
本发明属于石墨烯-金属氧化物复合材料气敏元件技术领域，具体涉及一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件及其制备方法。
背景技术
在矿业、化工、电力等领域中产生或排放的有害气体易导致人员中毒、火灾、爆炸等灾害，严重危害了职工的人身安全以及企业的财产安全；在环保、医药、食品、军事等领域中，气体检测也是一项重要的工作。NO2是一种强氧化性气体，在矿山爆破、汽车尾气、化工生产及燃料燃烧过程均会产生NO2，人类长期处于含有NO2的环境中会损伤呼吸系统，当NO2浓度过高时还可导致人体中毒。此外，NO2是酸雨的主要成因，而酸雨对矿山的冲洗及浸出过程会带走部分金属离子，不仅对环境造成更严重的污染，而且还会造成资源的流失。因此，对NO2进行实时检测，对职工的安全及保护环境都至关重要，随着人们对安全、健康、环保、节能等理念的重视，亟需开发出高性能的NO2气体传感器。
目前，金属氧化物半导体气体传感器是众多气体传感器种类中发展较为成熟、性能优越、应用较广的一种。其中，SnO2是一种宽带隙的n型半导体材料，其带隙为3.6～3.8eV，是目前应用最广泛的半导体式气体传感器的敏感材料。rGO(还原氧化石墨烯)为禁带宽度较小的p型半导体，因其具有较大的比表面积和优异的电学性能，近年来也被用于气体检测领域。2007年石墨烯被用于气体传感器领域的首次报道就展现了其对NO2单分子的优异响应及室温响应等卓越气敏性能，而目前石墨烯类气体传感器已成为气体传感器的研究热点之一，其被认为是一种应用前景优良的气敏材料。
研究表明，rGO和SnO2复合会形成p-n异质结，使势垒增加，从而提高rGO-SnO2纳米复合材料的灵敏度等气敏特性。此外，rGO较高的电子迁移率还有助于提高气体和电子耗尽层之间的电子转移速度，使rGO-SnO2纳米复合材料的响应和恢复时间缩短。但目前rGO-SnO2复合材料气体传感器仍存在灵敏度低、稳定性差、响应/恢复时间较长、恢复困难等缺点，因此开发高性能rGO-SnO2纳米复合材料气体传感器已成为石墨烯-金属氧化物气体传感器研究的重点之一。
发明内容
针对目前SnO2气敏元件存在的工作温度较高、灵敏度较低、选择性差等不足，本发明采用一步水热法将rGO和SnO2复合以制备出rGO-SnO2纳米复合材料，并基于该复合材料制备出对NO2气敏性能明显优于纯SnO2或rGO的气敏元件。所获rGO-SnO2纳米复合材料气敏元件实现了降低工作温度、提高NO2气体灵敏度的目的，而且rGO的引入使rGO-SnO2纳米复合材料的电阻较纯SnO2的电阻明显降低，从而使制备出的气敏元件所需负载电阻大幅减小，降低了生产成本和能耗。
本发明提供了一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件，所述气敏元件主要由电极元件和均匀涂覆在电极元件上的rGO-SnO2纳米复合材料组成，所述rGO-SnO2纳米复合材料的微观形貌为在还原氧化石墨烯片层上均匀生长着SnO2纳米球，所述SnO2纳米球直径为40～70nm，所述SnO2纳米球为四方锡石相结构。
进一步地，上述技术方案中，所述电极元件为陶瓷管电极。
进一步地，上述技术方案中，所述rGO-SnO2纳米复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：
①将无水乙醇和氧化石墨烯(GO)分散液按体积比1:1～1:2的比例混合，搅拌均匀后加入5～7mmol的Na3C6H5O7·2H2O和2～4mmol的 SnCl2·2H2O，继续搅拌20～40min得混合溶液；
②将步骤①所得混合溶液装入反应釜中，在160～200℃条件下反应 14～18h，然后降温至室温；
③将步骤②所得产物离心去上清液，洗涤、干燥，先在管式炉中于 Ar气氛围下以2℃/min升温至500℃，热处理1～3h后降至室温；随后在空气氛围中以2℃/min升温至200℃，热处理10～12h，获得rGO-SnO2纳米复合材料。
优选地，所述步骤①中氧化石墨烯分散液为氧化石墨烯的水相分散液，所述氧化石墨烯分散液浓度为0.0075～0.045μg/mL。
优选地，所述步骤③中洗涤、干燥为将步骤②中制备的产物分别用乙醇和去离子水离心洗涤2～3次，离心转速为5000～7000r/min，然后放置在温度为60～80℃的烘箱中干燥8～12h。
本发明的另一目的是提供一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件的制备方法，包括如下工艺步骤：
①将无水乙醇和氧化石墨烯分散液按体积比1:1～1:2的比例混合，搅拌均匀后加入5～7mmol的Na3C6H5O7·2H2O和2～4mmol的SnCl2·2H2O，继续搅拌20～40min得混合溶液；将混合溶液装入反应釜中，在160～200℃条件下反应14～18h，然后降温至室温；将产物离心去上清液，洗涤、干燥，先在管式炉中于Ar气氛围下以2℃/min升温至500℃，热处理1～3h后降至室温；随后在空气氛围中以2℃/min升温至200℃，热处理10～12h，获得rGO-SnO2纳米复合材料；
②将rGO-SnO2纳米复合材料经湿法研磨后得到糊状浆体，将浆体涂覆在陶瓷管电极上，并于室温下自然干燥1h及以上；
③将步骤②中涂覆rGO-SnO2纳米复合材料的陶瓷管电极连接在基座上，然后安装在台式气敏元件老化台上，于180～220℃下老化10～14h，获得基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件。
进一步地，上述技术方案中，所述步骤①中氧化石墨烯分散液为氧化石墨烯的水相分散液，所述氧化石墨烯分散液浓度为0.0075～0.045μg/mL。
进一步地，上述技术方案中，所述步骤①中洗涤、干燥为将产物分别依次用无水乙醇和去离子水离心洗涤2～3次，离心转速为5000～7000r/min，然后放置在温度为60～80℃的烘箱中干燥8～12h。
进一步地，上述技术方案中，所述步骤②中湿法研磨的具体操作为将 rGO-SnO2纳米复合材料置于玛瑙研钵中，滴入3～4滴无水乙醇和1滴松油醇，然后研磨5～10min。
进一步地，上述技术方案中，所述步骤②中浆体涂覆方法为用勾线笔沾取rGO-SnO2纳米复合材料浆体，然后均匀地涂覆在陶瓷管电极上，使电极元件表面完全被覆盖且厚度均匀。
步骤③所述老化过程目的是增加气敏材料及气敏元件的稳定性。
优选地，所述气敏元件对NO2气体的检测范围为0.1～5ppm，工作温度为125℃。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：本发明采用一步水热法制备出比表面积大、电阻率低、分散性良好的rGO-SnO2纳米复合材料，然后将rGO-SnO2纳米复合材料作为气敏涂层制备出NO2气敏元件。该气敏元件在工作温度为125℃时对3ppm NO2气体的灵敏度为53.57，响应和恢复时间分别为16s和63s，且具有较好的选择性和稳定性以及较低的检测下限。基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件有效地解决了传统NO2气敏元件存在的工作温度较高及石墨烯类气敏元件存在的灵敏度较低、恢复时间较长等问题，具有较好的应用价值和发展前景。
附图说明
图1为本发明的基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件结构示意图。其中，基座1、铂金引线2、rGO-SnO2纳米复合材料涂层3、陶瓷管4、加热丝5、金电极6；
图2为本发明实施例1制备的rGO-SnO2纳米复合材料的X射线衍射图谱；
图3为本发明实施例1制备的rGO-SnO2纳米复合材料的(a)低倍率和(b)高倍率扫描电子显微镜照片；
图4为本发明实施例1制备的rGO-SnO2纳米复合材料的(a)透射电子显微镜照片和(b)高分辨率透射电子显微镜照片；
图5为本发明实施例1的气敏元件在不同工作温度条件下对3ppm NO2的响应-恢复曲线图；
图6为本发明实施例1的气敏元件对3ppm NO2的灵敏度与工作温度之间的关系图；
图7为本发明实施例1的气敏元件(a)在工作温度为125℃时对不同浓度NO2的响应-恢复曲线图和(b)在工作温度125℃时灵敏度与NO2气体浓度之间的关系图；
图8为本发明实施例1的气敏元件在工作温度为125℃时对3ppm NO2的稳定性考察图；
图9为本发明实施例1的气敏元件在工作温度为125℃时对不同种类气体的选择性考察图。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
本实施例的基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件，其结构示意图如图1所示，包括基座1、铂金引线2、rGO-SnO2纳米复合材料涂层 3、陶瓷管4、加热丝5、金电极6六部分，将金电极6缠绕在陶瓷管4表面，并焊接制成陶瓷电极，铂金引线2焊接在金电极6表面，加热丝5横穿在陶瓷管4中，rGO-SnO2纳米复合材料图层3涂覆在整个陶瓷管4和金电极6表面，将加热丝5和铂金引线2依次焊接在基座1上制成基于 rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件。
所述rGO-SnO2纳米复合材料的X射线衍射图谱如图2所示，该 rGO-SnO2纳米复合材料中的X射线衍射峰包括SnO2和rGO的衍射峰， SnO2为四方锡石相结构，无其它杂质的衍射峰。所述rGO-SnO2纳米复合材料的扫描电子显微镜照片如图3所示，图3(a)为低倍率扫描电子显微镜照片，图3(b)为高倍率扫描电子显微镜照片，本实施例制备的为在rGO 片层上均匀生长着SnO2纳米球的rGO-SnO2纳米复合材料，所述SnO2纳米球直径为40～70nm，所述rGO-SnO2纳米复合材料中SnO2纳米球夹在 rGO层间，整体呈多层间隔排布，具有较大的比表面积。所述rGO-SnO2纳米复合材料的透射电子显微镜照片如图4所示，图4(a)为透射电子显微镜照片，图4(b)为高分辨率透射电子显微镜照片，SnO2纳米球稀疏且均匀的分布在rGO上，所述SnO2纳米球由直径为5～10nm的SnO2颗粒组成。
一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件的制备方法，按照以下步骤进行：
①称量60mL的无水乙醇和60mL浓度为0.015μg/mL的GO分散液进行混合并置于磁力搅拌器上搅拌，随后称取1.76g的Na3C6H5O7·2H2O 和0.68g的SnCl2·2H2O加入到上述混合溶液中并继续搅拌30min；
②将步骤①所得溶液装入200mL的聚四氟乙烯反应釜内胆中，然后将装配好的水热反应釜置于烘箱中由室温升至160℃，反应16h后降温至室温；所获产物离心后去除上层清液，再用去离子水和无水乙醇分别依次离心洗涤2次，离心转速为6000r/min，然后放置在温度为60℃的烘箱中干燥8h。将下层沉淀置于60℃烘箱中干燥8h；将产物置于管式炉中，先在管式炉中于Ar气氛围下以2℃/min升温至500℃，热处理2h后降至室温；随后在空气氛围中以2℃/min升温至200℃，热处理12h，获得 rGO-SnO2纳米复合材料；
③将步骤②中获得的rGO-SnO2纳米复合材料置于玛瑙研钵中，滴入 3～4滴无水乙醇和1滴松醇油，研磨5～10min成糊状浆体，用勾线笔涂在陶瓷管电极上，并于室温下自然干燥1h；
④将步骤③中涂覆rGO-SnO2纳米复合材料的陶瓷管电极焊接在基座上，然后安装在台式气敏元件老化台(郑州炜盛科技生产的TS-64B型) 上，于200℃下老化12h，获得基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件。
本实施例中基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件在工作温度为75～175℃范围内对3ppm NO2的响应-恢复曲线如图5所示。从图5中可以看出，本实施例的NO2气敏元件在工作温度为125℃时，其电阻变化最大、响应和恢复时间较短；
本实施例中rGO-SnO2纳米复合材料气敏元件对3ppm NO2的灵敏度随工作温度的变化曲线如图6所示。从图中可以看出，该气敏元件的灵敏度随着工作温度的增加先呈现上升趋势，并在工作温度为125℃时其灵敏度达到最大值；在此之后，随着工作温度的继续增加，该气敏元件的灵敏度逐渐下降。较低的工作温度和较小的电阻率是本发明的优势所在，这可以降低气敏元件的能耗和成本；
本实施例中rGO-SnO2纳米复合材料气敏元件在工作温度为125℃时对0.1～5ppmNO2的响应-恢复曲线如图7(a)所示，灵敏度随NO2浓度的变化曲线如图7(b)所示。由图7(a)可以看出，该气敏元件在工作温度为125℃时对0.1～5ppm NO2的响应和恢复时间较短；由图7(b)可以看出，所述 rGO-SnO2纳米复合材料气敏元件在工作温度为125℃时对0.1、0.2、0.5、1、2、3和5ppm NO2的灵敏度分别为1.06、2.25、17.09、27.03、47.41、 53.57和63.96。上述结果表明本发明的气敏元件可在较低工作温度下实现对较低浓度NO2的有效响应。
本实施例中rGO-SnO2纳米复合材料气敏元件在工作温度为125℃时对3ppm NO2的连续3次响应-恢复曲线如图8所示，由图8可以看出，连续3次检测中，rGO-SnO2纳米复合材料气敏元件的电阻变化差别甚微，响应时间和恢复时间均相似，表明该气敏元件具有良好的重现性和反应可逆性，可以满足实际应用的要求。
本实施例中rGO-SnO2纳米复合材料气敏元件在工作温度为125℃时对浓度分别为1000ppm的H2、100ppm的CH3COCH3、100ppm的SO2、 100ppm的NH3、1000ppm的CH3OH和3ppm的NO2的灵敏度如图9所示，灵敏度分别为1.06、2.25、17.09、27.03、47.41、53.57、63.96。其中，rGO-SnO2纳米复合材料气敏元件对NO2的灵敏度远高于对更高浓度的H2、 CH3COCH3、SO2、NH3或CH3OH的灵敏度，表明该气敏元件对NO2具有良好的气体选择性，在实际应用中受其它气体的干扰较小，具有较好的应用前景。
实施例2
本实施例的基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件，其结构示意图如图1所示，包括基座1、铂金引线2、rGO-SnO2纳米复合材料涂层 3、陶瓷管4、加热丝5、金电极6六部分，将金电极6缠绕在陶瓷管4表面，并焊接制成陶瓷电极，铂金引线2焊接在金电极6表面，加热丝5横穿在陶瓷管4中，rGO-SnO2纳米复合材料图层3涂覆在整个陶瓷管4和金电极6表面，将加热丝5和铂金引线2依次焊接在基座1上制成基于 rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件。
一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件的制备方法，按照以下步骤进行：
①称量60mL的无水乙醇和60mL浓度为0.03μg/mL的GO分散液进行混合并置于磁力搅拌器上搅拌，随后称取1.76g的Na3C6H5O7·2H2O和 0.68g的SnCl2·2H2O加入到上述混合溶液中并继续搅拌30min；
②将步骤①所得溶液装入200mL的聚四氟乙烯反应釜内胆中，然后将装配好的水热反应釜置于烘箱中由室温升至160℃，反应16h后降温至室温；所获产物离心后去除上层清液，再用去离子水和无水乙醇分别依次离心洗涤2次，离心转速为6000r/min，然后放置在温度为60℃的烘箱中干燥8h。将下层沉淀置于60℃烘箱中干燥8h；将产物置于管式炉中，先在管式炉中于Ar气氛围下以2℃/min升温至500℃，热处理1～3h后降至室温；随后在空气氛围中以2℃/min升温至200℃，热处理10～12h，获得rGO-SnO2纳米复合材料；
③将步骤②中获得的rGO-SnO2纳米复合材料置于玛瑙研钵中，滴入3 滴无水乙醇和1滴松醇油，研磨5min成糊状浆体，用勾线笔涂在陶瓷管电极上，并于室温下自然干燥1h；
④将步骤③中涂覆rGO-SnO2纳米复合材料的陶瓷管电极焊接在基座上，然后安装在台式气敏元件老化台(郑州炜盛科技生产的TS-64B型) 上，于200℃下老化12h，获得基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件。
经检测，本实施例制备的基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件在工作温度125℃条件下对NO2具有良好的气敏性能。
实施例3
本实施例的基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件，其结构示意图如图1所示，包括基座1、铂金引线2、rGO-SnO2纳米复合材料涂层 3、陶瓷管4、加热丝5、金电极6六部分，将金电极6缠绕在陶瓷管4表面，并焊接制成陶瓷电极，铂金引线2焊接在金电极6表面，加热丝5横穿在陶瓷管4中，rGO-SnO2纳米复合材料图层3涂覆在整个陶瓷管4和金电极6表面，将加热丝5和铂金引线2依次焊接在基座1上制成基于 rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件。
一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件的制备方法，按照以下步骤进行：
①称量60mL的无水乙醇和60mL浓度为0.045μg/mL的GO分散液进行混合并置于磁力搅拌器上搅拌，随后称取1.76g的Na3C6H5O7·2H2O 和0.68g的SnCl2·2H2O加入到上述混合溶液中并继续搅拌30min；
②将步骤①所得溶液装入200mL的聚四氟乙烯反应釜内胆中，然后将装配好的水热反应釜置于烘箱中由室温升至160℃，反应16h后降温至室温；所获产物离心后去除上层清液，再用去离子水和无水乙醇分别依次离心洗涤2次，离心转速为6000r/min，然后放置在温度为60℃的烘箱中干燥8h。将下层沉淀置于60℃烘箱中干燥8h；将产物置于管式炉中，先在管式炉中于Ar气氛围下以2℃/min升温至500℃，热处理1～3h后降至室温；随后在空气氛围中以2℃/min升温至200℃，热处理10～12h，获得rGO-SnO2纳米复合材料；
③将步骤②中获得的rGO-SnO2纳米复合材料置于玛瑙研钵中，滴入3 滴无水乙醇和1滴松醇油，研磨5min成糊状浆体，用勾线笔涂在陶瓷管电极上，并于室温下自然干燥1h；
④将步骤③中涂覆rGO-SnO2纳米复合材料的陶瓷管电极焊接在基座上，然后安装在台式气敏元件老化台(郑州炜盛科技生产的TS-64B型) 上，于200℃下老化12h，获得基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件。
经检测，本实施例制备的基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件在工作温度125℃条件下对NO2具有良好的气敏性能。

Claims (9)

1.一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件，其特征在于，所述气敏元件主要由电极元件和均匀涂覆在电极元件上的rGO-SnO2纳米复合材料组成，所述rGO-SnO2纳米复合材料的微观形貌为在还原氧化石墨烯片层上均匀生长着SnO2纳米球，所述SnO2纳米球直径为40～70nm，所述SnO2纳米球为四方锡石相结构；
所述rGO-SnO2纳米复合材料按照如下方法制备：
①将无水乙醇和氧化石墨烯分散液按体积比1:1～1:2的比例混合，搅拌均匀后加入5～7mmol的Na3C6H5O7·2H2O和2～4mmol的SnCl2·2H2O，继续搅拌20～40min得混合溶液；
②将步骤①所得混合溶液装入反应釜中，在160～200℃条件下反应14～18h，然后降温至室温；
③将步骤②所得产物离心后去上清液，洗涤、干燥，先在管式炉中于Ar气氛围下以2℃/min升温至500℃，热处理1～3h后降至室温；随后在空气氛围中以2℃/min升温至200℃，热处理10～12h，获得rGO-SnO2纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的气敏元件，其特征在于，所述电极元件为陶瓷管电极。
3.根据权利要求1所述的气敏元件，其特征在于，所述步骤①中氧化石墨烯分散液为氧化石墨烯的水相分散液，所述氧化石墨烯分散液浓度为0.0075～0.045μg/mL。
4.根据权利要求1所述的气敏元件，其特征在于，所述步骤③中洗涤、干燥为将步骤②中制备的产物分别依次用无水乙醇和去离子水离心洗涤2～3次，离心转速为5000～7000r/min，然后放置在温度为60～80℃的烘箱中干燥8～12h。
5.根据权利要求1所述的基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件的制备方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
①将无水乙醇和氧化石墨烯分散液按体积比1:1～1:2的比例混合，搅拌均匀后加入5～7mmol的Na3C6H5O7·2H2O和2～4mmol的SnCl2·2H2O，继续搅拌20～40min得混合溶液；将混合溶液装入反应釜中，在160～200℃条件下反应14～18h，然后降温至室温；将产物离心去上清液，洗涤、干燥，先在管式炉中于Ar气氛围下以2℃/min升温至500℃，热处理1～3h后降至室温；随后在空气氛围中以2℃/min升温至200℃，热处理10～12h，获得rGO-SnO2纳米复合材料；
②将rGO-SnO2纳米复合材料经湿法研磨后得到糊状浆体，将浆体涂覆在陶瓷管电极上，并于室温下自然干燥1h及以上；
③将步骤②中涂覆rGO-SnO2纳米复合材料的陶瓷管电极连接在基座上，然后安装在台式气敏元件老化台上，于180～220℃下老化10～14h，获得基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤①中氧化石墨烯分散液为氧化石墨烯的水相分散液，所述氧化石墨烯分散液浓度为0.0075～0.045μg/mL。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤①中洗涤、干燥为将产物分别依次用无水乙醇和去离子水离心洗涤2～3次，离心转速为5000～7000r/min，然后放置在温度为60～80℃的烘箱中干燥8～12h。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤②中湿法研磨的具体操作为将rGO-SnO2纳米复合材料置于玛瑙研钵中，滴入3～4滴无水乙醇和1滴松醇油，然后研磨5～10min。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤②中浆体涂覆方法为用勾线笔沾取rGO-SnO2纳米复合材料浆体，然后均匀地涂覆在陶瓷管电极上，使电极元件表面完全被覆盖且厚度均匀。
CN201910640005.3A 2019-07-16 2019-07-16 一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件及其制备方法 Active CN110243881B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910640005.3A CN110243881B (zh) 2019-07-16 2019-07-16 一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910640005.3A CN110243881B (zh) 2019-07-16 2019-07-16 一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110243881A CN110243881A (zh) 2019-09-17
CN110243881B true CN110243881B (zh) 2020-07-31

Family

ID=67892440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910640005.3A Active CN110243881B (zh) 2019-07-16 2019-07-16 一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110243881B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110849940A (zh) * 2019-10-31 2020-02-28 惠州市钰芯电子材料有限公司 一种用于二氧化氮检测的3d柔性二硫化锡/石墨烯气体传感器的制备方法
CN111519228B (zh) * 2020-04-29 2022-02-22 江苏纳欧新材料有限公司 一种氧化铈纳米棒阵列/石墨烯复合材料的制备方法及其在光阴极保护中的应用
CN112758976A (zh) * 2020-12-23 2021-05-07 陕西科技大学 一种SnO2/rGO复合材料及其制备方法和基于该复合材料的乙醇传感器
CN115196694B (zh) * 2022-05-19 2023-11-10 苏州大学 一种NiS/rGO复合材料及其制备方法与在气敏材料中的应用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106395888B (zh) * 2016-12-07 2018-06-05 山东大学 一种有机污染物近室温气敏选择性检测的石墨烯相氮化碳氧化锡复合材料及制备方法与应用
CN108828026A (zh) * 2018-06-25 2018-11-16 哈尔滨工业大学 一种室温高灵敏检测二氧化氮气敏传感器的制备方法
CN109342523B (zh) * 2018-10-16 2020-02-14 吉林大学 一种电阻型no2传感器、制备方法及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN110243881A (zh) 2019-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110243881B (zh) 一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件及其制备方法
Liu et al. Hydrothermal synthesis of Au@ SnO2 hierarchical hollow microspheres for ethanol detection
Yin et al. Improved gas sensing properties of silver-functionalized ZnSnO 3 hollow nanocubes
Parthibavarman et al. Effect of copper on structural, optical and electrochemical properties of SnO2 nanoparticles
Liu et al. Study on the internal electric field in the Cu 2 O/gC 3 N 4 p–n heterojunction structure for enhancing visible light photocatalytic activity
Yin et al. Sensing selectivity of SnO2-Mn3O4 nanocomposite sensors for the detection of H2 and CO gases
Bai et al. Synthesis of novel BiVO4/Cu2O heterojunctions for improving BiVO4 towards NO2 sensing properties
Li et al. Plasmon-driven water splitting enhancement on plasmonic metal–insulator–semiconductor hetero-nanostructures: Unraveling the crucial role of interfacial engineering
Xue et al. Synthesis of Fe2O3/WO3 nanocomposites with enhanced sensing performance to acetone
Wei et al. Preparation and characterization of pn heterojunction photocatalyst Cu2O/In2O3 and its photocatalytic activity under visible and UV light irradiation
CN105036068B (zh) 一种适于低温酒精传感器的复合材料及其应用
Hu et al. Plasmon-activated NO2 sensor based on Au@ MoS2 core-shell nanoparticles with heightened sensitivity and full recoverability
CN108946815B (zh) 一种wo3纳米颗粒和其制备方法及其在传感器中的应用
Zhang et al. Interfacial energy barrier tuning of hierarchical Bi2O3/WO3 heterojunctions for advanced triethylamine sensor
CN111830089A (zh) 一种基于双壳形Cu2O分等级结构微米球敏感材料的正丙醇气体传感器及其制备方法
CN110687170A (zh) 一种基于紫外光波段的TiO2/SnO2气体传感器及制备方法
CN109781796B (zh) 一种基于闪锌矿制备ZnS-ZnO异质结纳米颗粒的NO2气敏元件
CN109115843B (zh) 一种Cu掺杂ZnFe2O4纳米颗粒及其制备方法和应用
Chen et al. Loading SnS 2 nanosheets decorated with MoS 2 nanoparticles on a flake-shaped gC 3 N 4 network for enhanced photocatalytic performance
Song et al. In situ fabrication of a NiO nanoparticles/single-layered MXene nanosheet Schottky heterojunction toward sensing xylene and formaldehyde
Jiang et al. Construction of CoS/Cd 0.5 Zn 0.5 S ohmic heterojunctions for improving photocatalytic hydrogen production activity
Zhang et al. First polyoxometalate-modified SnS2 composite nanostructure gas sensor toward enhanced sensitivity and high selectivity for NO2 detection
CN116873973B (zh) La0.5Li0.5TiO3/CuO纳米材料及MEMS醋酸丙酯传感器和制备方法
CN108802117B (zh) 一种基于锡泥改性制备酒精气敏材料的方法及应用
Wang et al. Morphology-controlled synthesis of BiVO 4 materials and their ethanol gas sensing properties

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant