[發明專利]一種以rGO/In2

有效

• 申請號: 201910968912.0
• 申請日: 2019-10-12
• 公開（公告）號: CN112649477B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 馮亮;常俊玉;孟虎
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;H02N1/04;C01B32/184;C01G15/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種以rGO/ In₂O₃為電極材料的自發電氣體傳感器，由發電模塊、以還原氧化石墨烯摻雜的氧化銦材料rGO/ In₂O₃為電極材料的半導體電極、外部測試電路組成：發電模塊（4）在負責供電的同時可用于氣體的傳感，半導體電極為傳感膜，其特征為：發電模塊（4）包括矩形多孔聚合物薄膜（1）和矩形一側表面帶有金屬層的PET膜（3），多孔聚合物薄膜（1）和PET膜（3）的長度相等， PET膜（3）的寬度大于多孔聚合物薄膜（1）；rGO/ In₂O₃電極層（2）旋涂沉積于多孔聚合物薄膜（1）的一側表面上，其和帶有金屬層的PET膜（3）通過卡普頓膠帶固定在一起，使rGO/ In₂O₃電極層與PET膜上金屬電極層相對，使兩矩形膜長度相等的兩邊邊緣位置重疊， PET層因寬度尺寸及膠帶的限制作用自然卷起或彎曲成弧面，機械組裝成具有一定弧形的發電模塊；金屬涂層的PET膜（3）的金屬層及rGO/ In₂O₃電極層（2）的表層均通過其上設有的引線與外部測試電路（5）相連，引線通過導電膠與電極層和金屬層緊密結合。

2.根據權利要求1所述傳感器，其特征在于：所述的多孔聚合物薄膜（1）包括聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）中的一種或兩種可吸附負電荷的聚合物的膜，且為多孔結構，孔徑為0.5-50 μm，微孔均勻分布在膜上，孔隙率15-70%，膜厚度在0.5μm-500 μm。

3.根據權利要求1所述傳感器，其特征在于：所述的帶有金屬涂層的PET膜（3），其金屬涂層材料包括：金、銀、銅、鋁中的一種或兩種以上，金屬層厚度在20 nm-1 mm，PET層厚度在0.1-800 μm。

4.根據權利要求1所述傳感器，其特征在于：所述的還原氧化石墨烯摻雜的氧化銦材料rGO/In₂O₃為層疊的納米級類花狀結構，In₂O₃納米花生長于石墨烯表面，In₂O₃的質量百分含量為30-94%，rGO/ In₂O₃納米花球直徑為0.15-15 μm。

5.根據權利要求1或2所述傳感器，其特征在于：半導體電極為由水熱法制備的還原氧化石墨烯摻雜的氧化銦材料rGO/ In₂O₃，將其分散于乙醇中，濃度為1-20 mg/mL，通過旋涂法沉積在聚合物材料表層，自然干燥10-30 min，干燥溫度范圍在0-60 ℃。

6.根據權利要求5所述傳感器，其特征在于：旋涂法的轉速700-2500 rmp，加樣量0.5-5mL，聚合物材料表層的沉積層厚度0.5 -500 μm。

7.根據權利要求1所述傳感器，其特征在于：所述PET膜及多孔聚合物膜的均為矩形且有一邊相等，另一邊，PET膜長度大于多孔聚合物膜；組裝時，弧形結構是由長度相等的兩邊邊緣位置重疊，以卡普頓膠帶粘合，而不等長的兩邊中，較長的PET膜（3）由于卡普頓膠帶的機械固定，自然卷起，組裝成具有一定弧形的發電模塊，兩層膜間最大垂直即垂直于多孔聚合物膜表面距離的范圍在0.2-3.0 cm。

8.根據權利要求1所述傳感器，其特征在于：外部測試電路為根據需要設計的與可調電阻及可調電容串聯電路，用于調試與發電模塊匹配負載，以確保傳感器靈敏度達到最大值；外部測試電路用于測量金屬層及rGO/ In₂O₃電極層間的電壓或電流。