本發(fā)明屬于半導體傳感器材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯基氣敏材料的制備方法。

背景技術(shù)：

二氧化氮（no2）是工業(yè)燃料高溫燃燒和機動車尾氣排放過程中常見的有毒、有害氣體，不僅造成環(huán)境污染，而且對人體的呼吸道也造成損害。因此，檢測no2具有重要意義。目前，常見的金屬氧化物半導體式no2傳感器普遍存在工作溫度高、功耗大以及難集成等缺點。開發(fā)可室溫工作的no2傳感器具有重要的現(xiàn)實意義。選取優(yōu)異的敏感材料是提高no2傳感器傳感性能的關(guān)鍵，石墨烯自2004年被發(fā)現(xiàn)以來，由于其具有大的比表面積、室溫下高的載流子遷移率、表面特殊官能團及其顯示p型半導體等特點，可用于構(gòu)筑室溫no2傳感器。

石墨烯表現(xiàn)出許多優(yōu)異的物理化學性質(zhì)，包括大的比表面積、高的電子遷移率、室溫具有良好的導電性等。因此，研究者們嘗試將石墨烯用于構(gòu)筑室溫no2氣體傳感器。盡管石墨烯可以實現(xiàn)室溫檢測no2，但是石墨烯基no2氣體傳感器仍舊存在靈敏度低、響應(yīng)恢復時間長等缺點。為了克服這些問題，利用金屬氧化物對石墨烯進行表面修飾，為提高no2的傳感特性提供了一種有效的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

解決的技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種石墨烯基氣敏材料的制備方法，所得氣敏材料在氣敏傳感器領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)方案：一種石墨烯基氣敏材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將石墨粉0.1g與濃硫酸2-3ml混合，攪拌條件下加入硝酸鈉10mg，繼續(xù)攪拌30-40min，降溫至2-4℃，加入高錳酸鉀0.3g，升溫至35-40℃反應(yīng)30-40min，再加入蒸餾水5ml，升溫至70-80℃反應(yīng)10-20min，終止反應(yīng)，用蒸餾水洗凈反應(yīng)物，干燥，得到氧化石墨烯；

步驟2，將步驟2所得氧化石墨烯0.5mg加至去離子水20-30ml中，再加入sncl4·5h2o0.02-0.03g，超聲分散后置于水熱反應(yīng)釜中反應(yīng)，將所得產(chǎn)物離心清洗，得到分散液；

步驟3，將氯化銅4-8wt.%、檸檬酸鈉0.5-1.2wt.%、表面活性劑0.2-0.6wt.%、葡萄糖0.1-0.3wt.%加至步驟2所得分散液中，加熱反應(yīng)，所得產(chǎn)物經(jīng)離心清洗，干燥，得到石墨烯基氣敏材料。

進一步地，步驟2中反應(yīng)溫度為160-180℃、時間為12-24h。

進一步地，步驟2中水熱反應(yīng)釜的填充率為60%。

進一步地，所述表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮。

進一步地，步驟3中反應(yīng)溫度為180-200℃、時間為12-24h。

進一步地，步驟3中干燥溫度為80-100℃。

有益效果：本發(fā)明所得氣敏材料室溫下對5ppmno2的靈敏度可達1.82，響應(yīng)時間為42s，恢復時間為318s。

具體實施方式

實施例1

一種石墨烯基氣敏材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將石墨粉0.1g與濃硫酸2ml混合，攪拌條件下加入硝酸鈉10mg，繼續(xù)攪拌30min，降溫至2-4℃，加入高錳酸鉀0.3g，升溫至35℃反應(yīng)40min，再加入蒸餾水5ml，升溫至70℃反應(yīng)20min，終止反應(yīng)，用蒸餾水洗凈反應(yīng)物，干燥，得到氧化石墨烯；

步驟2，將步驟2所得氧化石墨烯0.5mg加至去離子水20ml中，再加入sncl4·5h2o0.02g，超聲分散后置于水熱反應(yīng)釜中反應(yīng)，將所得產(chǎn)物離心清洗，得到分散液；

步驟3，將氯化銅4wt.%、檸檬酸鈉0.5wt.%、表面活性劑0.2wt.%、葡萄糖0.1wt.%加至步驟2所得分散液中，加熱反應(yīng)，所得產(chǎn)物經(jīng)離心清洗，干燥，得到石墨烯基氣敏材料。

其中，步驟2中反應(yīng)溫度為160℃、時間為24h；水熱反應(yīng)釜的填充率為60%。

所述表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮。

步驟3中反應(yīng)溫度為180℃、時間為24h，干燥溫度為80℃。

實施例2

一種石墨烯基氣敏材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將石墨粉0.1g與濃硫酸2ml混合，攪拌條件下加入硝酸鈉10mg，繼續(xù)攪拌30min，降溫至2-4℃，加入高錳酸鉀0.3g，升溫至35℃反應(yīng)40min，再加入蒸餾水5ml，升溫至70℃反應(yīng)20min，終止反應(yīng)，用蒸餾水洗凈反應(yīng)物，干燥，得到氧化石墨烯；

步驟2，將步驟2所得氧化石墨烯0.5mg加至去離子水25ml中，再加入sncl4·5h2o0.02g，超聲分散后置于水熱反應(yīng)釜中反應(yīng)，將所得產(chǎn)物離心清洗，得到分散液；

步驟3，將氯化銅6wt.%、檸檬酸鈉0.7wt.%、表面活性劑0.4wt.%、葡萄糖0.2wt.%加至步驟2所得分散液中，加熱反應(yīng)，所得產(chǎn)物經(jīng)離心清洗，干燥，得到石墨烯基氣敏材料。

其中，步驟2中反應(yīng)溫度為170℃、時間為18h；水熱反應(yīng)釜的填充率為60%。

所述表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮。

步驟3中反應(yīng)溫度為190℃、時間為20h，干燥溫度為90℃。

實施例3

一種石墨烯基氣敏材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將石墨粉0.1g與濃硫酸2ml混合，攪拌條件下加入硝酸鈉10mg，繼續(xù)攪拌30min，降溫至2-4℃，加入高錳酸鉀0.3g，升溫至40℃反應(yīng)30min，再加入蒸餾水5ml，升溫至70℃反應(yīng)20min，終止反應(yīng)，用蒸餾水洗凈反應(yīng)物，干燥，得到氧化石墨烯；

步驟2，將步驟2所得氧化石墨烯0.5mg加至去離子水20ml中，再加入sncl4·5h2o0.02g，超聲分散后置于水熱反應(yīng)釜中反應(yīng)，將所得產(chǎn)物離心清洗，得到分散液；

步驟3，將氯化銅6wt.%、檸檬酸鈉0.9wt.%、表面活性劑0.5wt.%、葡萄糖0.2wt.%加至步驟2所得分散液中，加熱反應(yīng)，所得產(chǎn)物經(jīng)離心清洗，干燥，得到石墨烯基氣敏材料。

其中，步驟2中反應(yīng)溫度為160℃、時間為12-24h；水熱反應(yīng)釜的填充率為60%。

所述表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮。

步驟3中反應(yīng)溫度為180℃、時間為24h，干燥溫度為100℃。

實施例4

一種石墨烯基氣敏材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將石墨粉0.1g與濃硫酸3ml混合，攪拌條件下加入硝酸鈉10mg，繼續(xù)攪拌30min，降溫至2-4℃，加入高錳酸鉀0.3g，升溫至40℃反應(yīng)30min，再加入蒸餾水5ml，升溫至80℃反應(yīng)10min，終止反應(yīng)，用蒸餾水洗凈反應(yīng)物，干燥，得到氧化石墨烯；

步驟2，將步驟2所得氧化石墨烯0.5mg加至去離子水30ml中，再加入sncl4·5h2o0.03g，超聲分散后置于水熱反應(yīng)釜中反應(yīng)，將所得產(chǎn)物離心清洗，得到分散液；

步驟3，將氯化銅8wt.%、檸檬酸鈉1.2wt.%、表面活性劑0.6wt.%、葡萄糖0.3wt.%加至步驟2所得分散液中，加熱反應(yīng)，所得產(chǎn)物經(jīng)離心清洗，干燥，得到石墨烯基氣敏材料。

其中，步驟2中反應(yīng)溫度為180℃、時間為12h；水熱反應(yīng)釜的填充率為60%。

所述表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮。

步驟3中反應(yīng)溫度為200℃、時間為12h，干燥溫度為80℃。

將上述氣敏材料制成平面微結(jié)構(gòu)no2傳感器，測定其在室溫下的氣敏特性，對5ppmno2的靈敏度可達1.82，響應(yīng)時間為42s，恢復時間為318s。