一种石墨烯基气敏材料及其制备方法

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成果名称: 一种石墨烯基气敏材料及其制备方法 关键字: 应用行业: 制造业
高新技术领域: 新材料及其应用 所在地: 河北省 知识产权类型: 发明专利
知识产权编号: ZL202210007729.6 成果体现形式: 发明专利 成果属性:
成果所处阶段: 成果水平: 国内领先 研究形式:
学科分类: 战略新兴产业: 请选择... 课题来源:
第一完成单位名称: 河北化工医药职业技术学院 第一完成单位属性: 技术成熟度:
合作方式: 专利许可 交易价格(万): 面议 所属十强产业:

本发明属于气体传感器材料技术领域,具体涉及一种石墨烯基气敏材料及其制备方法。本发明研制的产品中,包括复配氧化石墨烯和金属氧化物颗粒;所述复配氧化石墨烯是由D50为10‑50nm的1#氧化石墨烯,D50为100‑200nm的2#氧化石墨烯,以及D50为500‑1200nm的3#氧化石墨烯复配而成;所述金属氧化物选自:氧化钴、氧化亚钴、氧化锡、氧化亚铜、氧化锌、四氧化三铁、氧化铁、氧化钨、二氧化锰中的任意一种;所述石墨烯基气敏材料的OI值为10‑25;所述石墨烯基气敏材料的OI值为:采用XRD衍射仪,测试其004特征峰的峰面积与110特征峰的峰面积的比值。

本发明属于气体传感器材料技术领域。更具体地,涉及一种石墨烯基气敏材料及其制备方法。

利用超声波的空化作用使得不同大小的氧化石墨烯层状结构剥离形成单片层结构,以在后续抽滤过程中,不同大小的晶体单片层结构可以实现互相组装和支撑,起到拓宽层间距的同时,使得石墨烯片层结构之间可以相互支撑,并且,配合辊压过程,来调控产品的OI值,以利于气体快速进出其层状结构中间,减少气体的传播路径。

长期以来金属氧化物半导体一直是很重要的气敏材料,已经有大量的关于金属氧化物做气敏材料的报道。随着石墨烯材料的发现,研究者开始尝试将其用于气体传感器,特别是将石墨烯衍生物 rGO 用于气体传感器,已经在国内外有报道,通过在常压氩气气氛下,采用低温步进退火的方式得到 rGO,制备了气体传感器,测试了其在室温下对二氧化氮和氨气的响应。传感器对二氧化氮响应可以在10‑30min 完全恢复,对氨气响应不稳定。研究者同时也开始对金属氧化物中加入石墨烯进行复合,特别是 rGO,并对其气敏特性进行研究,希望通过材料间的复合来提升材料机械、化学、电等方面的特性。石墨烯的加入除了可能带来其本身用于气敏材料出现的问题,比如遇到某些气体时响应不可恢复性,然而它使原有金属氧化物的导电性有所提高,复合后的材料在气体响应、工作温度、选择性或无氧环境下工作等方面体现出来的优势却不容忽视。
石墨烯被发现的十几年里,人们在不断想办法开拓其应用领域,通过与其它材料的复合无疑是个颇有前景的途径。而金属氧化物应用于气敏材料相对来说比较成熟,但又有许多一直以来未能解决的问题,比如选择性、工作温度、稳定性、以及无氧条件下工作等。因此,石墨烯与金属氧化物二者的结合已经引起了研究者们的关注,也还有一些问题需要解决,比如室温下的响应恢复时间,复合后的材料气敏响应机理还尚待明确等。


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