[發明專利]一種基于MoO3

在審

• 申請號: 202010017147.7
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111122661A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 王釗;胡克洋;楊樹林;顧豪爽
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;B82Y15/00
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 劉丹;朱必武

本發明公開一種基于MoO₃納米帶修飾石墨烯的室溫FET型氫氣敏感元件的制備方法及應用，屬于無機納米功能材料技術領域，其主要步驟包括：A：水熱法制備MoO₃納米帶粉末；B：用磁控濺射法制備FET型氫敏元件的源極、漏極和柵極；C：采用噴涂成膜法將配置好的MoO₃納米帶混合液噴涂到源漏電極的中心部位；D：退火處理。本發明中采用對氫氣敏感的MoO₃納米帶修飾在石墨烯表面，可以明顯的提高石墨烯基傳感器的性能，因此在氫氣的檢測過程中，有很大的應用價值。

技術領域

本發明涉及一種基于MoO₃納米帶修飾石墨烯的室溫FET型氫氣敏感元件的制備方法，屬于無機納米材料領域。

背景技術

氫氣(H₂)作為清潔能源成為化石燃料理想的替代品，在工業生產和人們的生活中具有廣泛的應用，但氫氣是一種分子小、易擴散、易燃易爆的氣體，在生產、運輸、存儲及使用過程中極易發生泄漏，很難被人察覺，室溫下在空氣中的爆炸濃度極限為4.65％，具有很大的安全隱患。由此可見，采用可靠的氣體傳感器監測氫氣尤為重要。目前，用于氫氣檢測的傳感器類型主要包括半導體電阻型和二維納米材料FET型，半導體電阻型氫氣傳感器成本低廉、響應快，但是其工作溫度一般在200℃以上，過高的溫度對于氫氣來講，是一個非常大的安全隱患，而二維納米材料FET型氫氣傳感器由于其與IC工藝兼容性好、導電性和穩定性好、柵壓可控性好等優點成為研究人員關注的焦點。

在眾多的二維納米材料中，石墨烯由于其比表面積大、電子遷移率高、化學穩定性好成為氫氣傳感器的研究重點，但石墨烯對氣體的選擇性較低，近年來，石墨烯基氫氣傳感器性能的優化主要通過在其表面修飾功能材料，2019年韓國首爾國立大學的Yeonhoo Kim等人用沉積方式在石墨烯微通道修飾金，實驗發現通過修飾貴金屬使得器件對氫氣的響應提高0.1％，但此類產品制備過程復雜，檢測所需電壓要達到60V，才能達到提高的目的，功耗過大，限制了其實際應用。所以探究制作簡單，功耗低的安全可靠氫氣傳感器尤為重要。

正交相MoO₃材料具有層狀結構，采用水熱合成方法可獲得具有超高長徑比的超長單晶納米帶，對氫氣有很好的靈敏性，利用這種超長納米帶構建敏感層，可以提高器件對氫氣的選擇性，為此本發明采用一種簡單且合理的設計，運用 MoO₃納米帶作為氣體檢測的活性元素，石墨烯則用于隨后的電子轉移，組裝成既有與氫氣反應的活性元素又有載流子傳輸通道的器件，可用于研制高性能的室溫氫氣傳感器。本發明中的一種基于MoO₃納米帶修飾石墨烯的室溫FET型氫氣敏感元件的制備方法，未見于已公開的文獻和專利技術中。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種基于MoO₃納米帶修飾石墨烯的室溫FET型氫氣敏感元件的制備方法與應用。該類型的設計采用MoO₃納米帶作為石墨烯表面的敏感層，與氫氣發生反應之后的載流子則由石墨烯作為傳輸通道，可以有效地優化石墨烯基氫氣傳感器的性能。

為達到上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種基于MoO₃納米帶修飾石墨烯的室溫FET型氫氣敏感元件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：氧化鉬納米帶的制備

首先在聚四氟乙烯反應釜中加入去離子水，然后將雙氧水加入到去離子水中，在冰浴下邊攪拌邊將鉬粉緩慢加入，待溶液由墨綠色變為橘黃色，繼續攪拌 30～60min，最后將聚四氟乙烯反應釜放到金屬反應外殼中并置于水熱烘箱在 170℃～200℃下保溫36～72h，待反應完成過后，將所得產物用去離子水和無水乙醇清洗至中性并烘干，得到外觀為白色粉末狀的氧化鉬納米帶；

步驟2：電極的制備