[發明專利]一種用于檢測NOx的稀土摻雜改性的石墨烯復合材料氣敏元件及其制備方法有效
| 申請號： | 201410363368.4 | 申請日： | 2014-07-28 |
| 公開（公告）號： | CN104122305A | 公開（公告）日： | 2014-10-29 |
| 發明（設計）人： | 李麗;宋嘉寶;王婧超;田野;史克英 | 申請（專利權）人： | 黑龍江大學 |
| 主分類號： | G01N27/12 | 分類號： | G01N27/12 |
| 代理公司： | 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109 | 代理人： | 侯靜 |
| 地址： | 150080 黑龍*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 用于 檢測 no sub 稀土 摻雜 改性 石墨 復合材料 元件 及其 制備 方法 | ||
技術領域
本發明涉及用于檢測NOx的氣敏元件及其制備方法。
背景技術
隨著世界工業化進程的加快、城市的快速發展，人類在生產、生活中排放了大量的NOx。研究具有高性能的新型氣敏材料具有顯而易見、非常重要的戰略意義。傳感器技術是現代檢測和自動化技術的重要基礎之一，它已深入到人類生活的各個領域。隨著微電腦和微電子技術的日益普及和應用，對傳感器的性能、數量及用途提出了新的需求，這就使人們更加重視對新型傳感器的開發。而在氣敏傳感研究領域中最活躍、最有發展前景的氣體敏感材料就是石墨烯。
金屬氧化物半導體氣體傳感器由于其廉價、結構簡單、反應迅速等優點，因而成為目前氣體傳感器中應用最廣、發展最快、研究最多的氣敏傳感器之一，但仍存在低溫下靈敏度較低(5.68％～29.56％)、響應時間較長(30.67s～300.33s)及氣敏元件對氣體濃度以外的各種因素的抵抗能力較差的問題。
發明內容
本發明要解決現有氣體敏感材料靈敏度較低、響應時間較長及氣敏元件對氣體濃度以外的各種因素的抵抗能力較差的問題，而提供一種用于檢測NOx的稀土摻雜改性的石墨烯復合材料氣敏元件及其制備方法。
本發明的一種用于檢測NOx的稀土摻雜改性的石墨烯復合材料氣敏元件，一種用于檢測NOx的稀土摻雜改性的石墨烯復合材料氣敏元件由石墨烯、蒸餾水、濃度為10mmol/L～20mmol/L的醋酸銅溶液、濃度為10mmol/L～20mmol/L的硝酸鈰溶液、濃度為16mmol/L～32mmol/L的氫氧化鈉溶液及濃度為6mmol/L～12mmol/L的葡萄糖溶液制備，得到稀土摻雜改性的石墨烯復合材料，將稀土摻雜改性的石墨烯復合材料與分散劑混合，并將分散液滴加到金叉指電極表面，最后烘干制備而成；
所述的石墨烯的質量與蒸餾水的體積比為1g:(5～10)L；所述的石墨烯的質量與濃度為10mmol/L～20mmol/L的醋酸銅溶液的體積比為1g:(4～8)L；所述的石墨烯的質量與濃度為10mmol/L～20mmol/L的硝酸鈰溶液的體積比為1g:(0.1～0.2)L；所述的石墨烯的質量與濃度為16mmol/L～32mmol/L的氫氧化鈉溶液的體積比為1g:(5～10)L；所述的石墨烯的質量與濃度為6mmol/L～12mmol/L的葡萄糖溶液的體積比為1g:(6～12)L；所述的稀土摻雜改性的石墨烯復合材料的質量與分散劑的體積比為1g:(0.8～1.2)L。
本發明的一種用于檢測NOx的稀土摻雜改性的石墨烯復合材料氣敏元件的制備方法是按以下步驟進行：
一、稀土摻雜改性的石墨烯復合材料的制備：在功率為150W～300W下，將石墨烯加入到蒸餾水中超聲處理30min～60min，得到混合物，再向混合物中加入濃度為10mmol/L～20mmol/L的醋酸銅溶液及濃度為10mmol/L～20mmol/L的硝酸鈰溶液，得到棕色懸浮液，在攪拌速度為650r/min～800r/min下，將棕色懸浮液攪拌10h～12h，并向體系中滴加濃度為16mmol/L～32mmol/L的氫氧化鈉溶液，靜置5min～10min，得到褐綠色沉淀物，將褐綠色沉淀物與濃度為6mmol/L～12mmol/L的葡萄糖溶液置于水熱釜中，在溫度為96℃～130℃下水熱10h～12h，得到黑色溶液，將黑色溶液冷卻至室溫，抽濾并用蒸餾水及無水乙醇洗滌，得到固體物，在溫度為60℃～80℃下將固體物干燥10h～12h并研磨，得到黑色粉末，然后將黑色粉末置于高溫管式爐內，在流速為100mL/min的N2氣氛下，以升溫速率為2℃/min～5℃/min將高溫管式爐加熱至500℃～550℃，并在溫度為500℃～550℃下保持4h～5h，最后自然冷卻至室溫，得到稀土摻雜改性的石墨烯復合材料；
所述的石墨烯的質量與蒸餾水的體積比為1g:(5～10)L；所述的石墨烯的質量與濃度為10mmol/L～20mmol/L的醋酸銅溶液的體積比為1g:(4～8)L；所述的石墨烯的質量與濃度為10mmol/L～20mmol/L的硝酸鈰溶液的體積比為1g:(0.1～0.2)L；所述的石墨烯的質量與濃度為16mmol/L～32mmol/L的氫氧化鈉溶液的體積比為1g:(5～10)L；所述的石墨烯的質量與濃度為6mmol/L～12mmol/L的葡萄糖溶液的體積比為1g:(6～12)L；
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