[發明專利]一種氣敏材料及其制備方法、氣敏電極和氣敏檢測設備

有效

• 申請號: 202110241606.4
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113120950B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 王耀;胡慧蕓;周國富
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: C01G9/02
• 分類號: C01G9/02;C01B32/184;B82Y40/00;B82Y30/00;G01N27/12
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 張建珍

本發明公開了一種氣敏材料及其制備方法、氣敏電極和氣敏檢測設備，該氣敏材料的制備方法通過將第一金屬源溶于有機溶劑后，加入氧化石墨烯分散液，而后將混合液的pH調至堿性，使得第一金屬源中的金屬離子通過靜電作用錨固在氧化石墨烯片層上；再加入電子轉移助劑，使其通過π?π堆積與石墨烯組裝在一起；最后與含金屬離子的生長液混合進行水熱反應，以在氧化石墨烯上原位生長金屬氧化物納米棒，同時氧化石墨烯在水熱反應過程中變成還原石墨烯。通過以上方式，所制得氣敏材料在室溫條件下可對低濃度甲醛發生快速響應和回復，反應靈敏度高，檢測限低；且其所采用原料簡單易得，成本低廉。

技術領域

本發明涉及氣敏材料技術領域，尤其是涉及一種氣敏材料及其制備方法、氣敏電極和氣敏檢測設備。

背景技術

甲醛(HCHO)是一種典型無色有毒的有機化合物氣體。它廣泛存在于我們周圍生活環境中，是主要的室內環境污染物之一。世界衛生組織表明，甲醛對白血病和癌癥的誘導有直接影響。為了能實時檢測室內甲醛氣體濃度，目前已經開發了各種檢測甲醛濃度的手段；其中包括半導體電阻傳感器。由于對低成本，低功耗，具有高靈敏度的新型氣體傳感器需求不斷增加，人們把關注點放在了開發室溫電阻傳感器上。

傳統金屬氧化物氣體傳感器材料往往受限于制備過程復雜，工作溫度高以及穩定性差等缺陷，導致無法大規模應用于實際生活中。因此，合成制備可用于室溫氣體傳感器的材料是人們當務之急要解決的問題。石墨烯具有大比表面積和優異的導電性，是一種優良的氣體敏感材料，近年來，金屬氧化物與石墨烯的復合材料在氣體敏感檢測受到廣泛關注，但其仍普遍存在工作溫度高的問題。因此，如何在室溫下實現對甲醛氣體的高靈敏超穩定檢測依然是甲醛傳感器領域的重要內容。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種氣敏材料及其制備方法、氣敏電極和氣敏檢測設備。

本發明的第一方面，提出了一種氣敏材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、將第一金屬源溶于有機溶劑中，加入氧化石墨烯分散液，得到第一混合液；將所述第一混合液的pH調節至堿性，攪拌反應，制得晶種懸浮液；而后向所述晶種懸浮液中加入電子轉移助劑，攪拌反應，制得第二混合液；所述第一金屬源選自鋅源、錫源、銦源中的至少一種；所述電子轉移助劑選自含芳環的有機小分子；

S2、采用第二金屬源配置生長液；所述第二金屬源和所述第一金屬源中含有相同的金屬離子；

S3、將所述第二混合液和所述生長液混合，在60～180℃條件下進行水熱反應1～12h，固液分離；

其中，步驟S1和步驟S2的順序不限。

根據本發明實施例的氣敏材料的制備方法，至少具有以下有益效果：該制備方法通過將第一金屬源溶于有機溶劑后，加入氧化石墨烯分散液，而后將混合液的pH調至堿性，使得第一金屬源中的金屬離子通過靜電作用錨固在氧化石墨烯片層上，以為后續可在石墨烯片上原位生長金屬氧化物納米棒；再加入電子轉移助劑，使其通過π-π堆積與氧化石墨烯組裝在一起；最后與含金屬離子的生長液混合進行水熱反應，以在氧化石墨烯上原位生長金屬氧化物納米棒，同時氧化石墨烯在水熱反應過程中變成還原石墨烯。通過以上制備方法，通過添加電子轉移助劑，可增大材料的電子傳輸能力，傳輸更穩定，進而改變材料的電化學性能，可用于室溫下對甲醛氣體的檢測，所制得氣敏材料在室溫條件下可對低濃度甲醛發生快速響應和回復，反應靈敏度高，檢測限低；且其所采用原料簡單易得，成本低廉。