氢气流量计以及真空泵；
[0048]9.打开阀门，用空气将石英管气压充满到一个大气压状态；
[0049]10.打开石英管真空接口，取出已沉积石墨烯的泡沫镍；
[0050]11.制备的石墨烯/泡沫镍浸泡在FeCl3 (lmol/L)溶液中180分钟；
[0051]12.将海绵状石墨烯用丙酮、乙醇和去离子水分别清洗3分钟；
[0052]13.用柔性衬底覆盖在石墨烯表面，轻压15秒，然后慢慢从衬底的一个侧面轻轻抬起;
[0053]14.在大气中晾3小时；
[0054]15.将制备的柔性石墨烯衬底放入1.5mol/L的KCl溶液中，以覆盖导电石墨烯的柔性衬底做阴极，铂片做对电极，Ag/Cl电极为参比电极，以硝酸锌溶液为电解质，在低温下生长氧化锌纳米结构；
[0055]测试制备石墨烯/氧化锌混合结构的气敏特性:附图2为本发明实施例制备石墨烯/氧化锌混合结构的SEM图。附图4为本发明制备混合结构的气敏性质图，具有较好的气敏性能。
[0056]16.在石墨烯/氧化锌混合结构两端制备电极材料，就得到了相应的气敏传感器。
[0057]实施例2
[0058]在泡沫铜衬底上生长石墨烯并最终生长石墨烯/氧化锌混合结构，如图1所示，包括以下制备步骤
[0059]1.取尺寸为6cmX8cm泡沫铜置于管式炉中；
[0060]2.打开真空泵将管式炉的气压抽至极限真空状态3X10_6托(Torr);
[0061]3.保持真空状态3X 10_6Torr 15分钟后(真空15分钟的作用是祛除石英管内部的杂质、空气等，确保反应腔洁净)，将石英管3的气压升到3 X 1-3Torr ;
[0062]4.氢气流量计设定为lOOsccm，将氢气注入真空腔中；
[0063]5.管式炉温度升温到300°C后，恒温20分钟进行退火；
[0064]6.管式炉温度升温到10000°C后，将甲烷注入真空腔中，，气体流量计设定为200sccm，停留30分钟进行生长；
[0065]7.关闭甲烷气体流量计并将管式炉温度以30-60°C /min的速度快速降至室温；
[0066]8.关闭氢气流量计以及真空泵；
[0067]9.打开阀门，用空气将石英管气压充满到一个大气压状态；
[0068]10.打开石英管真空接口，取出已沉积石墨烯的泡沫铜；
[0069]11.制备的石墨烯/泡沫铜浸泡在FeCl3 (lmol/L)溶液中180分钟；
[0070]12.将海绵状石墨烯用丙酮、乙醇和去离子水分别清洗3分钟；
[0071]13.用预拉伸的3M可拉伸胶带覆盖在石墨烯表面，轻压15秒，然后慢慢从衬底的一个侧面轻轻抬起；
[0072]14.在大气中晾3小时，让预拉伸的衬底回复原来的长度；
[0073]15.将制备的可拉伸石墨烯衬底放入1.5mol/L的KCl溶液中，以覆盖导电石墨烯的柔性衬底做阴极，铂片做对电极，Ag/Cl电极为参比电极，以硝酸锌溶液为电解质，在低温下生长氧化锌纳米结构；
[0074]16.在石墨烯/氧化锌混合结构两端制备电极材料，就得到了相应的气敏传感器。
[0075]最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种海绵状石墨烯/氧化锌混合结构柔性气敏传感器的制备方法，其特征是，包括步骤如下: (一)化学气相沉积方法在泡沫金属上制备海绵状石墨烯材料 将泡沫金属放入真空反应炉加温区中，抽真空，同时加热，将氢气注入真空反应炉中，加热到预定温度100-500°c后恒温10-30分钟然后进行退火，再加热到预定温度900-1100°C后，将碳源通入真空反应炉，同时保持氢气流量不变，生长5-180分钟后关闭气体并降至室温即可得到直接沉积石墨烯的衬底，即石墨烯/泡沫金属； (二)柔性海绵状石墨烯的制备及转移 将制备的石墨烯/泡沫金属浸泡在刻蚀溶液中，控制反应时间使其金属被化学置换掉变成柔性石墨烯，用柔性衬底采用印章式转移法将石墨烯捞出，自然晾干，得柔性海绵状石墨稀; (三)三电极法在柔性衬底石墨烯上生长氧化锌纳米结构 以覆盖有柔性海绵状石墨烯的柔性衬底做阴极，铂片做对电极，Ag/Cl电极为参比电极；在氯化钾填充溶液中，以含Zn的溶液为电解质，在20-80°C低温下电解生长氧化锌纳米结构，得到石墨稀/氧化锌混合结构； (四)在石墨烯/氧化锌混合结构两端制备电极材料，就得到了相应的气敏传感器。
2.根据权利要求1所述的一种海绵状石墨烯/氧化锌混合结构柔性气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤(一)中所述的泡沫金属为泡沫镍、钯、钌、铱、铜中的一种或者泡沫合金；所述泡沫金属的尺寸为IcmX lcm_30cmX 30cm。
3.根据权利要求1所述的一种海绵状石墨烯/氧化锌混合结构柔性气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤(一)中所述碳源为甲烷、乙炔、乙烯中的一种或者几种。
4.根据权利要求1所述的一种海绵状石墨烯/氧化锌混合结构柔性气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤(一)中所述碳源的流量控制在l_300sccm，纯度高于99.99% ;所述氢气的流量控制在1-lOOsccm，纯度高于99.99%。
5.根据权利要求1所述的一种海绵状石墨烯/氧化锌混合结构柔性气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤(一)中所述真空反应炉抽真空度为3X 10_3-3X 10_6Torr。
6.根据权利要求1所述的一种海绵状石墨烯/氧化锌混合结构柔性气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤(二)中所述刻蚀溶液为氯化铁或硝酸铁溶液，所述溶液浓度为0.5-5mol/Lo
7.根据权利要求1所述的一种海绵状石墨烯/氧化锌混合结构柔性气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤(二)中所述反应时间为15-1000分钟之间，所述反应温度为10-50。。。
8.根据权利要求1所述的一种海绵状石墨烯/氧化锌混合结构柔性气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤(二)中所述印章式转移法具体为:用柔性衬底覆盖在海绵状石墨烯上，轻压10-30秒，然后慢慢从衬底的一个侧面轻轻抬起，利用石墨烯和衬底之间的小的接触力，将石墨烯衬底捞出。
9.根据权利要求1所述的一种海绵状石墨烯/氧化锌混合结构柔性气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤(三)中所述的填充溶液为KCl溶液，浓度为1.5-5mol/L ;所述电解质为硝酸锌水溶液，浓度为1.5-5mol/Lo
10.根据权利要求1所述的一种海绵状石墨烯/氧化锌混合结构柔性气敏传感器的制备方法，其特征是，步骤(四)中所述的电极材料包括金属材料、可拉伸纤维电极；制备电极材料包括两种方法，其一，直接用胶带或胶水将可拉伸纤维电极不连通的粘于石墨烯/氧化锌混合结构的两端；其二是利用沉积设备直接在可拉伸石墨烯/氧化锌混合结构的两端沉积上不连通的电极材料。
【专利摘要】本发明涉及一种海绵状石墨烯/氧化锌混合结构柔性气敏传感器的制备方法，先将泡沫金属放入真空反应炉加温区中，抽真空，同时加热到预定温度，将氢气注入真空反应炉中，加热到预定温度后，通入碳源同时保持氢气流量不变，10-180分钟后即可得到直接沉积石墨烯的衬底；然后将制备的石墨烯/泡沫金属浸泡在刻蚀溶液中，置换去泡沫金属，将柔性石墨烯从刻蚀溶液中捞出，清洗，用柔性衬底将石墨烯捞出。最后以覆盖导电石墨烯的柔性衬底做阴极，铂片做对电极，Ag/Cl电极为参比电极；在填充溶液中，以含Zn的溶液为电解质，电解生长氧化锌纳米结构。本发明传感器提高了灵敏度与响应速度，在环境监测、化学气体检测等方面具有重要发展前景。
【IPC分类】G01N27-26
【公开号】CN104764779
【申请号】CN201510165996
【发明人】杨诚, 徐媛媛, 毕懿卿, 路婧, 张超, 满宝元
【申请人】山东师范大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月9日