石墨烯-金屬氧化物氣敏材料的制備與特性研究.pdf

1、作為一種新型氣敏材料，石墨烯用于氣體分子檢測(cè)時(shí)具有良好的電學(xué)特性、較高的靈敏度和較低的檢測(cè)極限等優(yōu)點(diǎn)，將石墨烯與其他功能性氣敏材料復(fù)合可進(jìn)一步提高石墨烯基氣體傳感器的敏感性能。本文以微叉指電極為傳感器件，將還原氧化石墨烯與金屬氧化物納米材料復(fù)合形成電阻型復(fù)合膜氨氣傳感器；對(duì)所制備的復(fù)合膜進(jìn)行了表征與分析，系統(tǒng)測(cè)試了氨氣傳感器的敏感特性，并建立了氣敏機(jī)理模型。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴將氣噴工藝與熱還原工藝相結(jié)合，制備了氧化鋅/還

2、原氧化石墨烯（ZnO/rGO）分層薄膜，研究了其室溫氨敏特性，并優(yōu)化了氧化石墨烯的噴涂量。紫外—可見(jiàn)光吸收光譜和X射線光電子能譜（XPS）分析表明氧化石墨烯（GO）被部分還原為還原氧化石墨烯；氣敏特性結(jié)果表明ZnO/rGO分層薄膜相較單一rGO薄膜具有更高的靈敏度和更快的響應(yīng)—恢復(fù)時(shí)間；當(dāng)GO噴涂量為1.5 ml時(shí)，ZnO/rGO分層薄膜傳感器具有最優(yōu)的敏感特性，該傳感器同時(shí)具有良好的可逆性、重復(fù)性和選擇性。建立了ZnO/rGO分層薄膜

3、傳感器P-N異質(zhì)結(jié)氣敏機(jī)理模型，分析認(rèn)為ZnO納米顆粒的支撐作用和ZnO/rGO界面間的P-N異質(zhì)結(jié)有利于氣敏特性的提高。⑵以四異丙醇鈦和氧化石墨烯為原料，通過(guò)水熱法制備了二氧化鈦-還原氧化石墨烯（TiO2-rGO）復(fù)合氣敏材料；采用噴涂工藝在叉指電極上制備了復(fù)合敏感薄膜，并對(duì)其進(jìn)行了初步表征與氣敏特性分析。紫外-可見(jiàn)光吸收光譜和紅外光譜分析表明 TiO2與rGO間具有顯著的界面相互作用；形貌表征表明所生成的 TiO2呈納米顆粒狀。氣敏