改性氧化石墨烯的制备与气敏特性的研究

发布时间：2021-11-22 01:05

　　作为一种新型的二维晶体材料,石墨烯有着独特的结构和优异的性质,如超高的比表面积、优异的导电性以及高表面吸附能力等。当用于气体分子检测时,石墨烯具有优良的电学特性、更低的检测极限和更高的灵敏度等优点,在气敏传感器方面有着广阔的应用前景。此外,将其他功能型气敏材料与石墨烯复合可进一步提高石墨烯基气体传感器的性能。氧化石墨烯是石墨烯的氧化物,具有良好的半导体性能和丰富的含氧官能团。与石墨烯相比,氧化石墨烯基传感器的化学活性高,吸附位点丰富,更有利于气体分子的吸附。本文将金属氧化物纳米材料与还原氧化石墨烯（rGO）复合,基于微叉指电极制备了电阻型复合膜传感器,系统研究了传感器的气敏特性,建立了气敏机理模型。研究的主要内容和结果如下:1.分别采用Hummers法和水热反应法制备出氧化石墨烯和氧化锌/还原氧化石墨烯（ZnO/rGO）复合材料,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱等对其形貌和结构进行了表征分析。2.制备了基于电阻式ZnO/rGO复合膜传感器件,研究了室温下器件对乙醇的气敏特性,并优化了ZnO/rGO复合材料溶液的滴涂量。当悬浮液浓度为5 g/L,滴加10μL溶液时... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

(a)单层石墨烯结构示意图；(b)石墨烯为构筑基元卷曲而成为富勒烯、碳纳米管和堆叠而成为石墨的示意图

图 1-2 氧化石墨烯的化学结构模型示意图[31]1.2.2 氧化石墨烯的制备氧化石墨烯与石墨烯六边形框架结构相类似，但其表面和边缘含有丰富含氧官能团。一方面，作为具有石墨烯类似结构的含氧衍生物，另一方面，它是氧化-还原法制备石墨烯的核心，在近年来

图 1-3 Hummers 法制备氧化石墨烯反应原理图[32]首先，石墨（1）在初步氧化剂（H2SO4）的作用下被硫酸插入层间，生成石墨-硫酸一阶插层物（2）。加入 KMnO 后，对石墨进行从四周到中央的进一步氧化（3），氧化完成后形成本征氧化石墨（Pristine graphene oxide, PGO）（4），之后 PGO[51]与水反应，同时水进入层间取代其中的酸

【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯基气体传感器[J]. 万树,邵梓桥,张弘韬,杨远敏,邵志勇,万能,孙立涛.  科学通报. 2017(27)
[2]纳米ZnO气敏传感器研究进展[J]. 宣天美,尹桂林,葛美英,林琳,何丹农.  材料导报. 2015(01)
[3]CdS纳米颗粒掺杂对ZnO气敏性能的影响[J]. 徐进,汤会香.  厦门大学学报(自然科学版). 2009(02)
[4]电阻式半导体气体传感器[J]. 张强,管自生.  仪表技术与传感器. 2006(07)
[5]纳米氧化锌的乳液合成、结构表征与气敏性能[J]. 徐甲强,潘庆谊,孙雨安,李占才.  无机化学学报. 1998(03)
[6]低功耗C2H5OH气敏元件[J]. 陆凡,王小平,陈诵英,彭少逸.  传感器技术. 1997(04)
[7]掺杂对金属半导体氧化物气敏性能影响的研究[J]. 姜涛,吴一平,陈建国,乔学亮.  材料导报. 1996(02)

博士论文
[1]石墨烯气凝胶的控制制备、改性及性能研究[D]. 胡涵.大连理工大学 2014

硕士论文
[1]氧化石墨烯的制备及对CH4和H2的敏感性能研究[D]. 侯若男.西南科技大学 2015
[2]新型三维敏感气体传感器的结构设计与性能分析[D]. 杨英.西南交通大学 2009
[3]基于TiO2纳米管的NO2气敏传感器研究[D]. 郝赟.大连理工大学 2008



本文编号：3510620