[發(fā)明專(zhuān)利]一種快速Q(mào)CM濕度傳感器及其應(yīng)用和濕度傳感器的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111108994.5
• 申請(qǐng)日: 2021-09-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113735461B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳向東;唐坤;丁星;余興林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C03C17/36
• 分類(lèi)號(hào): C03C17/36;G01N27/00
• 代理公司: 成都智言知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51282
• 代理人: 濮云杉

本發(fā)明提供一種二硫化鉬、氧化石墨烯和富勒醇復(fù)合QCM濕度傳感器及其制備方法，包括以下步驟：水熱法合成二硫化鉬納米花；將所述二硫化鉬納米花粉末超聲分散形成二硫化鉬溶液，并與氧化石墨烯溶液和富勒醇溶液按照一定比例混合得到二硫化鉬/氧化石墨烯/富勒醇復(fù)合分散溶液；取適量該復(fù)合分散液涂覆到QCM基片表面從而得到附著有二硫化鉬/氧化石墨烯/富勒醇復(fù)合材料薄膜的QCM濕度傳感器；本發(fā)明的QCM濕度傳感器不僅具有很快的響應(yīng)/恢復(fù)速度，還擁有著靈敏度高、重復(fù)性好、濕滯小、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，且該傳感器可以用于呼吸監(jiān)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于濕度傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種快速Q(mào)CM濕度傳感器及其應(yīng)用和濕度傳感器的制備方法。

背景技術(shù)

為了滿(mǎn)足工業(yè)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)和人類(lèi)健康等各種應(yīng)用中對(duì)濕度監(jiān)測(cè)的快速增長(zhǎng)需求，不同的換能器已廣泛用于制造濕度傳感器，如叉指電極、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、石英晶體微天平(QCM)等，其中，基于QCM的濕度傳感器因其數(shù)字頻率輸出特性而收到廣泛的關(guān)注。

目前，在文章“Enhanced humidity-sensing properties of novel grapheneoxide/zinc oxide nanoparticles layered thin film QCM sensor”中公開(kāi)了采用噴涂法沉積GO溶液和ZnO溶液得到QCM換能器上，得到基于GO/ZnO納米復(fù)合薄膜的QCM濕度傳感器，該傳感器與純GO基傳感器相比，靈敏度顯著提高；但是，GO碎片在干燥后會(huì)結(jié)塊，影響水分子在濕敏薄膜中的擴(kuò)散，限制了其在實(shí)時(shí)濕度檢測(cè)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開(kāi)了一種快速Q(mào)CM濕度傳感器以及其應(yīng)用和濕度傳感器的制備方法，擬解決背景技術(shù)中提到的GO碎片在干燥后結(jié)塊，影響水分子在濕敏薄膜中的擴(kuò)散，進(jìn)而限制濕度傳感器在濕度檢測(cè)中應(yīng)用的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種快速Q(mào)CM濕度傳感器的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將鉬酸銨和硫脲溶解于去離子水中并進(jìn)行超聲攪拌，得的均勻的混合溶液；將得到的混合溶液轉(zhuǎn)移到高溫反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)完成后，用去離子水和/或無(wú)水乙醇洗滌數(shù)次后進(jìn)行離心處理；收集得到二硫化鉬，并將收集得到的二硫化鉬在真空干燥箱中進(jìn)行烘干，得到二硫化鉬納米花粉末；

步驟2：將二硫化鉬納米花粉末、氧化石墨烯以及富勒醇粉末超聲分散于去離子水和乙醇的混合溶液中得到二硫化鉬溶液、氧化石墨烯溶液和富勒醇溶液，將二硫化鉬溶液、氧化石墨烯溶液和富勒醇溶液按照1:1：0.2-0.8的比例混合，并進(jìn)行超聲處理得到二硫化鉬、氧化石墨烯和富勒醇復(fù)合分散溶液；

步驟3：通過(guò)真空鍍膜法在石英晶片的第一表面上形成第一電極，在所述石英晶片的第二表面上形成第二電極，得到QCM基片，并清洗QCM基片；

步驟4：將步驟2中制備得到的二硫化鉬、氧化石墨烯和富勒醇復(fù)合分散液涂覆到QCM基片的第二電極表面，并在氮?dú)庵懈稍?小時(shí)-24小時(shí)，得到涂覆有二硫化鉬、氧化石墨烯和富勒醇復(fù)合薄膜的QCM基片；

步驟5:通過(guò)涂覆有二硫化鉬、氧化石墨烯和富勒醇構(gòu)成的復(fù)合薄膜的QCM基片的諧振頻率變化來(lái)測(cè)量濕度。

通過(guò)上述步驟制得的濕度傳感器，通過(guò)涂覆有二硫化鉬、氧化石墨烯和富勒醇復(fù)合薄膜的QCM基片的諧振頻率變化來(lái)測(cè)量濕度；并且本發(fā)明的濕度傳感器的濕敏薄膜由水熱合成的二硫化鉬納米花溶液，混合氧化石墨烯溶液和富勒醇溶液構(gòu)成，多種納米材料形成的復(fù)合物具有復(fù)雜的協(xié)調(diào)作用，不僅極大的縮短了基于該復(fù)合材料的QCM濕度傳感器對(duì)濕度檢測(cè)的相應(yīng)時(shí)間，也極大提高了該濕度傳感器的靈敏度；同時(shí)使該傳感器保持了很高的Q值，改進(jìn)了工藝可控性，改善了重復(fù)性和濕滯，降低了成本。