成粉末状三元复合气体敏感材料。
[0072]采用透射电镜观察该气体敏感材料的微观结构，结果如图2所示。图2为本发明的三元复合气体敏感材料的透射电镜(TEM)照片，从图2中可以看到，图2中的圆形颗粒上存在黑色区域。
[0073]进一步对图2中的圆形颗粒上的黑色区域进行X射线能谱仪检测，结果如图3所示。图3为图2中的圆形颗粒上的黑色区域的X射线能谱(EDS)图，该检测结果证明圆形颗粒上的黑色区域中的物质为银单质。
[0074]进一步结合图2的气体敏感材料的透射电镜(TEM)照片可以得出，图2中直径为40nm的圆形颗粒为氧化锡，氧化锡上依附的黑色物质为银单质，底层为石墨烯，部分不规则阴影可能为重叠的石墨烯，证明该气体敏感材料为银/氧化锡/石墨烯三元复合气体敏感材料。
[0075]实施例2:贵金属/贱金属氧化物/石墨稀三元复合气体敏感材料的制备
[0076](I)氧化石墨烯的制备方法同实施例1。
[0077](2)贵金属/贱金属氧化物/石墨烯前驱体混合物的制备:
[0078]取5.5g通过上述方法制备得到的氧化石墨烯添加到IL的乙醇中，并将混合物超声90分钟。3.78g的五水合四氯化锡溶解在19mL的乙醇中并加入ImL上述氧化石墨稀溶液。将混合液搅拌5h后加入12mg/mL硝酸银的乙醇溶解液lmL，再搅拌5min。将得到的混合物以8000转/分钟离心5min，即得到贵金属/贱金属氧化物/石墨烯前驱体混合物。
[0079](3)贵金属/贱金属氧化物/石墨稀三元复合材料的制备:
[0080]将得到的贵金属/贱金属氧化物/石墨烯前驱体混合物在290°C煅烧3小时，炉冷退火，得到白色三元复合气体敏感材料。
[0081](4)将三元复合气体敏感材料粉粹制成粉末状三元复合气体敏感材料。
[0082]通过透射电镜观察该气体敏感材料的微观结构，并结合X射线能谱仪进一步进行分析，结果与实施例1中相类似，证明该气体敏感材料为银/氧化锡/石墨烯三元复合气体敏感材料。
[0083]实施例3:气体敏感传感器的性能评价
[0084](I)以实施例1中所制得的气体敏感材料制备气体敏感传感器
[0085]将实施例1中所制得的气体敏感材料溶解于乙醇中配制成浓度为15mg/mL的气敏材料混悬液，然后将该混悬液涂覆于气敏传感器的两个梳形传感电极之间的基底底面并与两个梳形传感电极相连接并形成气体敏感涂层，从而制得气体敏感传感器。
[0086](2)检测气体敏感传感器的敏感特性
[0087]设置气敏传感器两端的电压为0.3V，工作温度为300°C，分别将其置于浓度为
0.005ppm、15ppm、150ppm、600ppm和3000ppm的丙酮气体气氛中，检测其敏感特性，结果如图4所示。
[0088]从图4可以看出，贵金属/贱金属氧化物/石墨烯三元复合气体敏感传感器最低检出浓度为0.005ppm，随着浓度的增加其响应曲线是持续增加的。而从即时响应曲线图上可以得出，该传感器具有良好的可重复性。传感器与待测气体接触时立即得到响应，最快响应时间为0.5s以内，平均响应时间为Is。当输入新鲜空气时，响应电流值立即快速的回到基线位置。
[0089]实施例4
[0090]气体敏感传感器的制备方法同实施例3。
[0091]设置气敏传感器两端的电压为0.3V，工作温度为300°C，分别将其和现有的SnO2/石墨烯气敏传感器置于浓度为150ppm的丙酮气体气氛中，检测其敏感特性，结果如图5所不O
[0092]从图5可以看出，贵金属/贱金属氧化物/石墨烯三元复合气体敏感传感器对丙酮气体的灵敏度要高于现有的SnO2/石墨烯气敏传感器，且响应更快、恢复时间更短。
[0093]实施例5
[0094]气体敏感传感器的制备方法同实施例3。
[0095]设置气敏传感器两端的电压为0.3V，工作温度为300°C，分别将其置于浓度为150ppm的丙酮、氨气、呋喃、甲醛和氯苯气体气氛中，检测其敏感特性，结果如图6所示。
[0096]从图6可以看出，贵金属/贱金属氧化物/石墨烯三元复合气体敏感传感器对丙酮气体具有较好的选择性。
[0097]实施例6
[0098]气体敏感传感器的制备方法同实施例3。
[0099]设置气敏传感器两端的电压为0.3V，工作温度为300°C，将其置于浓度为150ppm的丙酮气体气氛中，分别在气敏传感器的工作温度为250°C、300°C和350°C条件下检测其敏感特性，结果如图7所示。
[0100]从图7可以看出，贵金属/贱金属氧化物/石墨烯三元复合气体敏感传感器对丙酮的响应在250-300 °C的过程中随着工作温度的升高而递增，在300-350°C其响应随着温度的升高反而下降，故而300°C为贵金属/贱金属氧化物/石墨烯三元复合气体敏感传感器最佳工作温度。
[0101]应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。
【主权项】
1.一种气体敏感材料，其为贵金属、贱金属氧化物与石墨稀三元复合材料。2.根据权利要求1所述的敏感材料，其特征在于，所述三元复合材料是由氧化石墨烯溶液与贱金属盐溶液和贵金属盐溶液混合后经热处理制得，在氧化石墨烯溶液与贱金属盐溶液和贵金属盐溶液的混合物中，贵金属盐、贱金属盐与氧化石墨稀的质量比为(0.3-0.7): (170-190): (0.24-0.28);优选所述贵金属盐、贱金属盐与氧化石墨稀的质量比为(0.48-0.57): (171-180): (0.25-0.26)。3.根据权利要求1或2所述的敏感材料，其特征在于，所述贵金属包括金、银、铀、舒、铑、锇和铱中的至少一种；优选所述贵金属为银。4.根据权利要求1或2所述的敏感材料，其特征在于，所述贱金属氧化物包括氧化锡、氧化铟、氧化锌、氧化猛、氧化铁、氧化钛、氧化错、氧化铝、氧化妈和氧化f凡中的至少一种；优选所述贱金属氧化物为氧化锡。5.一种如权利要求1-4中任意一项所述敏感材料的制备方法，包括: 步骤A，将氧化石墨烯溶液与贱金属盐溶液和贵金属盐溶液混合后制得贵金属/贱金属氧化物/石墨烯前驱体混合物； 步骤B，对贵金属/贱金属氧化物/石墨烯前驱体混合物进行热处理制得气体敏感材料。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于， 所述氧化石墨稀溶液的浓度为5.04-5.88mg/mL ;优选所述氧化石墨稀溶液的浓度为5.3-5.5mg/mL ； 所述贱金属盐溶液的浓度为187.89-210.00mg/mL ;优选所述贱金属盐溶液的浓度为189.47-198.95mg/mL ； 所述贵金属盐溶液的浓度为6.3-14.7mg/mL ;优选所述贵金属盐溶液的浓度为10_12mg/mLo7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于， 所述氧化石墨烯溶液是由氧化石墨烯与乙醇混合后再进行超声波处理制得； 所述贱金属盐溶液是由贱金属盐溶解于乙醇中制得； 所述贵金属盐溶液是由贵金属盐溶解于乙醇中制得。8.根据权利要求5-7中任意一项所述的制备方法，其特征在于， 所述贱金属盐包括贱金属氧化物中相应的贱金属所对应的醋酸盐和/或金属卤化物； 所述贵金属盐为贵金属所对应的硝酸盐。9.根据权利要求5-8中任意一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤B中，所述热处理的温度为250-400°C ;优选所述热处理的温度为290-300°C ;所述热处理的时间为1_6小时；优选所述热处理的时间为2-3小时。10.一种气体敏感传感器，其包括基底，在基底a底面上设置有第I梳形传感电极和第II梳形传感电极，两个梳形传感电极的梳齿交错分布并且在其间隙内涂覆有气体敏感材料涂层，在基底a底面的两端分别设置有一个与梳形传感电极相连接的条形传感电极，并且每个条形传感电极上连接有一根金线，其中，所述气体敏感材料涂层由权利要求1-4中任意一项所述的气体敏感材料或权利要求5-9中任意一项所述的制备方法制备的气体敏感材料涂覆于基底a的底面形成。
【专利摘要】本发明涉及一种贵金属/贱金属氧化物/石墨烯三元复合气体敏感材料及其制备方法。通过一系列工艺实现贵金属/贱金属氧化物/石墨烯三元复合气体敏感材料的制备。该复合材料结合了组分各自本身的优异特性，在克服传统金属氧化物敏感材料灵敏度低、选择性差、电阻大等缺点的同时进一步提升了传感器的气敏特性。以此三元复合材料制作的气敏传感器用于检测丙酮气体比金属氧化物/石墨烯复合材料及金属氧化物/贵金属半导体材料作为敏感材料的传感器具有更高的灵敏度、更快的响应、更短的恢复时间以及更强的选择性，具有广阔的应用前景。
【IPC分类】G01N27/12
【公开号】CN105158303
【申请号】CN201510570223
【发明人】孙宇峰, 孟凡利, 葛胜, 赵丽洁
【申请人】安徽工程大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月9日