[發明專利]一種氧化鋅/還原氧化石墨烯復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910922111.0
• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN110627108A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 王宏志;黃錦檳;宣煜;李耀剛;張青紅;侯成義
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C01G9/02
• 分類號: C01G9/02;C01B32/184;G01K7/18
• 代理公司: 31233 上海泰能知識產權代理事務所
• 代理人: 黃志達

本發明涉及一種氧化鋅/還原氧化石墨烯復合材料及其制備方法和應用，該復合材料是由還原氧化石墨烯和氧化鋅復合而成，通過水熱反應制得氧化鋅/還原氧化石墨烯復合材料。本發明復合材料具有良好的溫度敏感性。制備方法簡單，污染小。

技術領域

本發明屬于溫敏材料及其制備和應用領域，特別涉及一種氧化鋅/還原氧化石墨烯復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

眾所周知，溫度是人體健康的一個重要體征參數。通常情況下，人們在生病之時會首先測量一下體溫。正常的人體溫度在36～37℃，人體皮膚表面溫度約25～32℃，人體各區域溫度的高低能夠反應健康情況。在智能穿戴、醫療設備等領域中，越來越多人把溫度傳感器加入其中，用于檢測人體健康。

氧化鋅是一種具有優異電學性能的半導體材料，被廣泛用壓力、濕度、光敏等傳感器。此外，氧化鋅易摻雜，其微納米結構構筑簡單、形貌可控。佐治亞理工學院王忠林等人發現在溫度隨時間的變化過程中，氧化鋅能夠自發極化將熱能轉化為電能(Yang Y,Guo W,PradelK C,et al.Pyroelectric nanogenerators for harvesting thermoelectricenergy.Nano Letter,2012,12(6):2833-2838.)。因此，氧化鋅十分適合作為一種溫敏材料應用于溫度傳感器。

還原氧化石墨烯是由氧化石墨為原料，通過熱還原、化學還原和電化學還原的方式得到的。相比于氧化石墨烯，還原氧化石墨烯表面擁有更少的含氧官能團，具有良好的導電能力。相比于石墨烯，氧化石墨烯更容易大量制備，可以滿足實際的應用。

純的氧化鋅電阻較大，幾乎不導電。通過與石墨烯的復合，能夠得到導電性良好的氧化鋅/還原氧化石墨烯復合材料。使用簡單的溶劑熱法便可制備得到氧化鋅/還原氧化石墨烯復合材料，再通過簡單地滴涂法在兩導電電極間滴涂一層氧化鋅/石墨烯復合材料即可制備得到溫度傳感器。而當前已有的溫度隨身傳感器材料存在的體積大，靈敏度低，制備工藝復雜等問題。氧化鋅/還原氧化石墨烯復合材料既有氧化鋅良好的熱釋性能，又有還原氧化石墨烯的良好導電性，制備簡單，安全可靠。因此氧化鋅/還原氧化石墨烯復合材料能夠大大地提高溫度隨身傳感器的性能，十分適于實際應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種氧化鋅/還原氧化石墨烯復合材料及其制備方法和應用，克服當前已有的溫度隨身傳感器材料存在體積大，靈敏度低，制備工藝復雜等缺陷，本發明首次提出一步水熱法制備氧化鋅/還原氧化石墨烯復合材料，并首次將氧化鋅/還原氧化石墨烯復合材料用于溫度傳感器。

本發明的一種氧化鋅/還原氧化石墨烯復合材料，所述材料為還原氧化石墨烯包裹單晶氧化鋅納米棒復合材料，其中氧化鋅和還原氧化石墨烯的質量比為4:1～20。

本發明的一種氧化鋅/還原氧化石墨烯復合材料的制備方法，包括：

(1)將鋅鹽、乙酸鈉溶于溶劑中，超聲，得到前驅體溶液；

(2)將聚乙二醇溶于氧化石墨烯水分散液中，超聲，得到溶液；

(3)將步驟(1)中的前驅體溶液、步驟(2)中的溶液混合，進行水熱反應，冷卻，過濾清洗，收集，得到氧化鋅/還原氧化石墨烯復合材料。

上述制備方法的優選方式如下：

所述步驟(1)中鋅鹽為硝酸鋅；溶劑為乙二醇。

所述步驟(1)中鋅鹽和乙酸鈉以質量比為1:1～10；鋅鹽與溶劑的質量比為1:10～90，進一步地硝酸鋅與乙二醇的比例為1:30～90。

所述步驟(2)中聚乙二醇為聚乙二醇2000；氧化石墨烯水分散液中氧化石墨烯的質量分數為1％～10％。

所述步驟(2)中聚乙二醇2000和氧化石墨烯水分散液的質量比1～5:30。