[發明專利]基于碳點摻雜二硫化鉬薄片的濕度傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201711339515.4
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108169284B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 楊志;何桂麗;胡南滔;蘇言杰;周志華;張亞非
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種基于碳點摻雜二硫化鉬薄片的復合物，其中，碳點摻雜二硫化鉬薄片的復合物為二維納米薄片狀。本發明還提供了基于碳點摻雜二硫化鉬薄片的復合物的制備方法及其用途。本發明還提供了包括基于碳點摻雜二硫化鉬薄片的復合物的濕度傳感器，其制備方法及用途。本發明所制備的基于碳點摻雜二硫化鉬薄片的復合物以及基于碳點摻雜二硫化鉬薄片復合物的濕度傳感器具有較寬的響應范圍且呈現出線性響應，響應速度快、靈敏度高，重復性能優異。

技術領域

本發明涉及氣體傳感技術領域，尤其涉及一種基于碳點摻雜改性的二硫化鉬薄片的濕度傳感器及其制備方法。

背景技術

濕度是環境評估重要的參數，因為它跟環境中的許多事物都有著密不可分的聯系。除此之外，濕度對工業生產和技術發展都有著不可忽視的影響。濕度的測定和連續監測對許多領域如半導體制造，包裝行業，土壤水分監測，制藥和食品加工，土木工程，電子加工，家用電器和空調系統都十分重要。據最近的一項調查顯示，到2020年濕度傳感器市場份額占有量預計將達到23億美元。由此可見，開發研制出響應快，靈敏度高，測試范圍寬，成本低的濕度傳感器是當今社會發展的迫切需求。

目前商業上用的最廣泛的濕度傳感器中的濕度傳感材料是多孔陶瓷和聚合物膜。聚合物傳感材料存在不能在高濕度水平下運行，顯示滯后，響應慢和長時間易流失等難以克服的缺點。商用濕度傳感器也會使用金屬氧化物作為感應層，缺點是需要定期進行熱清洗以恢復其濕度傳感特性。另外，由于感應層的表面上會逐漸化學吸附上羥基離子，從而導致其電阻的逐漸改變，從而減低感應層的濕度傳感性能?，F在，許多研究組都致力于開發高性能的濕度傳感納米材料，如納米硅，納米陶瓷，半導體納米顆粒和金屬氧化物納米線等，實際應用存在成本高，不易實現廣泛應用等不足。

現有技術中，類石墨烯結構的二維金屬硫化物二硫化鉬由于其較大的比表面積，高的電子遷移率和傳導率，低的背景噪音等優勢，在氣體傳感領域也擁有非常大的潛力。但是，二維二硫化鉬的基底表面是催化惰性的，活性位點位只于層邊緣的位置，并且原始二硫化鉬表面也沒有活性官能團，這些都導致了二硫化鉬對水分子的吸收量十分有限，實際使用時使得二硫化鉬與水分子之間的電子傳遞無法連續持續進行，最終導致基于二硫化鉬的濕度傳感器表現出敏感度低，響應時間長的傳感缺陷。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種基于碳點摻雜二硫化鉬薄片的濕度傳感器及其制備方法。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是現有二硫化鉬度傳感器對濕度響應靈敏度低，響應時間長。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于碳點摻雜二硫化鉬薄片的復合物；

其中，所述碳點摻雜二硫化鉬薄片的復合物為二維納米薄片狀。

本發明還提供了一種基于碳點摻雜二硫化鉬薄片的濕度傳感器，其包含碳點摻雜二硫化鉬薄片的復合物作為濕度傳感層。

本發明還提供了一種基于碳點摻雜二硫化鉬薄片的復合物的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將碳源加入水中制備碳點水溶液；

步驟2，將鉬源試劑和硫源試劑加入到步驟1得到的碳點水溶液中，采用一步水熱法制備、后處理得到碳點摻雜二硫化鉬薄片的復合物。

本發明還提供了一種基于碳點摻雜二硫化鉬薄片的濕度傳感器的制備方法，其包括上述基于碳點摻雜二硫化鉬薄片的復合物的制備方法步驟以及以下步驟：

步驟3，將步驟2得到的碳點摻雜二硫化鉬的復合物與醇試劑混合，滴加到叉指電極上，烘干得到碳點摻雜二硫化鉬薄片的濕度傳感器。

進一步地，所述步驟1中，制備碳點水溶液的方法選自微波法、水熱法、高溫熔融法中的一種；

進一步地，所述步驟1中，碳源選自L-谷氨酸，半胱氨酸，賴氨酸，色氨酸，瓜氨酸中的一種或多種；