[發明專利]一種基于石墨烯/多壁碳納米管/氧化鋅復合材料的電阻型氣體傳感器及制作方法

有效

• 申請號: 201510272072.6
• 申請日: 2015-05-25
• 公開（公告）號: CN104849324B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 劉森;張彤;張勇;王子瑩
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司22201
• 代理人: 王淑秋,王恩遠

1.一種在室溫下具有高靈敏度氣體響應特性的石墨烯/多壁碳納米管/氧化鋅復合材料的電阻型氣體傳感器的制備方法，其步驟如下：

1)以單晶硅為襯底，采用熱氧化法在單晶硅表面生成二氧化硅層，厚度為150～300nm；在二氧化硅層表面沉積3～5對叉指金電極，電極的寬度為50～100μm，電極的厚度為50～200nm；

2)用乙醇、水依次超聲清洗表面印有叉指金電極的二氧化硅，烘干待用；

3)配制氧化石墨烯水溶液，氧化石墨烯水溶液的濃度為0.1mg/mL～5mg/mL，然后加入多壁碳納米管，超聲分散使其混合充分，制得石墨烯/多壁碳納米管復合溶液，將上述復合液加到甲醇溶液中，氧化石墨烯與甲醇的重量比為1：4000～200000；然后加入硝酸鋅和氫氧化鉀，氧化石墨烯、多壁碳納米管、硝酸鋅和氫氧化鉀的重量比為1：0.2～10：2～100：4～200，攪拌及超聲使其分散均勻；將上述溶液放到油浴中在60～80℃下反應1～12小時，制得氧化石墨烯/多壁碳納米管/氧化鋅三元復合材料溶液；向上述體系中加入水合肼，氧化石墨烯與水合肼的重量比為1：0.064～3.2，在80～90℃反應2～3小時，從而制得石墨烯/多壁碳納米管/氧化鋅三元復合材料溶液；將上述溶液進行離心分離、水洗和烘干，獲得石墨烯/多壁碳納米管/氧化鋅三元復合材料；

4)將步驟(3)制備的石墨烯/多壁碳納米管/氧化鋅三元復合材料分散到水中，復合材料水溶液的濃度為1～10mg/mL；將該溶液懸涂到步驟2)得到的具有叉指金電極的二氧化硅層表面，然后在80～130℃下熱處理1～4小時，從而制得用于檢測NO₂的基于石墨烯/多壁碳納米管/氧化鋅復合材料的電阻型氣體傳感器。

2.如權利要求1所述的一種在室溫下具有高靈敏度氣體響應特性的石墨烯/多壁碳納米管/氧化鋅復合材料的電阻型氣體傳感器的制備方法，其特征在于：石墨烯/多壁碳納米管/氧化鋅三元復合材料為三維多孔結構，孔尺寸為2～8nm，BET比表面積為300～450m²/g。

3.如權利要求1所述的一種在室溫下具有高靈敏度氣體響應特性的石墨烯/多壁碳納米管/氧化鋅復合材料的電阻型氣體傳感器的制備方法，其特征在于：二氧化硅層的厚度為150～300nm；叉指金電極的寬度為50～100μm，厚度為50～200nm；石墨烯/多壁碳納米管/氧化鋅三元復合材料薄膜的厚度為10～50μm。