[發(fā)明專利]二維薄層材料氣體傳感器、其制備方法及應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2021-10-28
• 公開（公告）號: CN114018988A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁夢寧;劉冰倩;潘揚(yáng)航
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué);南京南欣醫(yī)藥技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;G01N1/44
• 代理公司: 南京常青藤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32286
• 代理人: 屈金波

1.一種二維薄層材料的氣體傳感器，其特征在于，包括基底、電極層、負(fù)載金屬單原子的二維薄層、氣管以及外罩；兩條平行的所述電極層黏附在所述基底的上端面，負(fù)載金屬單原子的二維薄層黏附在所述電極層之間，所述外罩罩設(shè)在負(fù)載金屬單原子的二維薄層外，所述外罩上設(shè)有氣管。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維薄層材料的氣體傳感器，其特征在于，所述電極層的上端面設(shè)有PMMA膠層；所述電極層通過黏附層黏附在基底上，所述電極層為Au電極，所述黏附層為Ti黏附層。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維薄層材料的氣體傳感器，其特征在于，所述PMMA膠層上設(shè)有窗口，所述窗口位于負(fù)載金屬單原子的二維薄層處。

4.基于權(quán)利要求1所述的氣體傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下制備方法：

S1.制備具有特定金屬電極分布的基底：在基底上繪制自定義的電路圖案，然后在基底上依次蒸鍍具有特定厚度的粘附層金屬和電極金屬，將蒸鍍后的基底置于丙酮中浸泡，之后用丙酮和異丙醇沖洗基底至除圖案化區(qū)域以外的蒸鍍金屬完全剝離，并進(jìn)行吹干；

S2.制備具有薄層二維材料的基底：將步驟S1具有特定金電極分布基底置于等離子體發(fā)生器中清洗；在用于物理剝離二維材料的特殊膠帶上粘附欲研究材料的高質(zhì)量原礦，然后將膠帶貼合至基底上，在基底上得到分布相對均勻的二維材料，并選取具有合適厚度的薄層二維材料；

S3.制備可連接至外電路的二維材料微納器件：在步驟S2基底上繪制自定義的電路圖案，然后依次蒸鍍具有特定厚度的粘附層金屬和電極金屬；將蒸鍍后的基底置于丙酮中浸泡，之后用丙酮和異丙醇沖洗基底至除圖案化區(qū)域以外的蒸鍍金屬完全剝離，并進(jìn)行吹干；

S4.制備負(fù)載有外源金屬單原子的二維材料微納器件：將步驟3中黏附了二維材料的微納器件置于反應(yīng)液中，并在室溫且避光的條件下放置于紫外燈下照射，之后取出基底，用去離子水沖洗，并進(jìn)行吹干；

S5.使用焊線機(jī)將步驟S4中的二維材料微納器件上的電極層連接到外電路上。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體傳感器的制備方法，其特征在于，高質(zhì)量原礦包括MoS₂、graphene或WSe₂；所述基底為硅片基底。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體傳感器的制備方法，其特征在于，將定量的特定金屬鹽加入30毫升含有乙二醇和去離子水的混合溶液中，超聲20秒，得到混合均勻的反應(yīng)液。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣體傳感器的制備方法，其特征在于，所述特定金屬鹽包括氯鉑酸鉀、氯化鈷或氯化釕，乙二醇和去離子水的體積比為1:9。

8.基于權(quán)利要求1所述的氣體傳感器的應(yīng)用，其特征在于，所述氣體傳感器可以檢測出氧基揮發(fā)性有機(jī)物。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體傳感器的應(yīng)用，其特征在于，所述氧基揮發(fā)性有機(jī)物包括丙酮蒸汽和乙醇蒸汽。