一种rGO/MoS2/SnO2复合气敏材料的制备方法与流程

本发明涉及复合气敏材料开发技术领域，特别涉及一种rgo/mos2/sno2复合气敏材料的制备方法。

背景技术：

近年来，纳米科技的发展极大地推动功能材料的开发及应用。纳米材料结构体系具有比表面积大，结构开放的优势，故而在气敏材料领域具有极其重要的应用价值。纳米材料的尺寸、形貌和组分都会极大地影响其性质，从而影响其应用前景。目前为止，研究者已经通过很多物理和化学方法，将纳米材料从零维、一维，开始向多维发展，形成很多丰富的形貌，同时，纳米组分的调制也引起了研究者极大的兴趣，成为纳米材料研究的新热点。纳米气敏材料与气体分子间的相互作用，引起敏感材料的电化学性能发生变化，通过这些电信号的变化而达到对目标气体检测。而纳米多级结构由于其结构的复杂性和特殊性，具有较高的比表面积，提供更多的活性吸附位点，会表现出比一些常规的气敏材料更优异的气敏性能。所以制备多组分、较大比表面积的气敏材料将是今后研究的关键方向。

石墨烯go具有比表面积大、力学性能突出、电导率高、热性能优异，将其作为纳米导体填充物对气敏材料进行功能化，有望得到高性能或具有特定功能的石墨烯基纳米复合材料，从而进一步扩大其应用范围。

因此，我们需寻找一种可将石墨烯、mos2和传统金属氧化物制备复合气敏材料的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供了一种可将rgo、mos2与sno2结合制备三明治结构气敏材料的制备方法，且该制备方法简单易行，操作可行性强。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种rgo/mos2/sno2复合气敏材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取石墨烯分散在去离子水中，搅拌，超声得到第一组产物；

(2)将步骤(1)中的第一组产物继续加入钼酸铵和硫脲进行搅拌混合，得到第二组产物；

(3)将步骤(2)中的第二组产物放入反应釜中，在一定温度下水热反应一定时间后，待冷却至室温进行离心清洗、烘干后得到第三组产物；

(4)将步骤(3)中的第三组产物分散于去离子水中，高速搅拌之后逐滴加入一定量sncl4溶液搅拌后静置得到第四组产物；

(5)将步骤(4)中的第四组产物离心收集，烘干，在氮气氛围中进行退火。

进一步地，在步骤(1)中，所述石墨烯的量为10～30mg，所述去离子水的量为20～40ml，所述搅拌时间为20～40min，超声时间为5～15min。

进一步地，在步骤(2)中，所述钼酸铵的含量为0.2～1mmol，硫脲的含量为10～15mmol。

进一步地，在步骤(3)中，所述水热反应是将第二组产物置于反应釜中，加压升温并持续搅拌使第二组产物内部物质进行反应。

进一步地，所述水热反应的温度为150～200℃，所述烘干时间为10～24h，所述离心速率为8500～10000rpm，离心时间为5～15min。

进一步地，在步骤(4)中，所述去离子水的含量为20～40ml，所述高速搅拌的时间为15～30min，所述一定量sncl4溶液为2ml，0.01m的sncl4溶液。

进一步地，在步骤(5)中，所述退火是在氮气氛围中以一定的升温速率逐渐升温至退火温度后，保持恒温10h。

进一步地，所述退火温度为180～220℃，所述升温速率为5℃/min。

进一步地，所述rgo/mos2/sno2复合气敏材料可用于传感器材料、光催化剂。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)采用的水热法和退火处理制备rgo/mos2/sno2复合气敏材料的操作简单、环境友好、可重复性强。

(2)本发明所制备的rgo/mos2/sno2复合气敏材料可用于传感器材料、光催化剂等，与传统的气敏材料相比，使用rgo和mos2的结合可基于两者在晶体结构和微观形貌上的匹配性和电学性能上的互补性，形成的复合材料能够最大程度地显示二者之间的协同效应具有更优异的气敏性能，其接触界面发生的“电子交互效应”将会极大地增强器件的稳定性、极大地改善气敏性能。采用高效构筑二维异质结构复合纳米材料的方法，将go、mos2与传统金属氧化物sno2复合形成杂化材料，将有助于提高该类传感器对不同voc气体的选择性、灵敏度和稳定性。

(3)本发明公开了一种rgo/mos2/sno2复合气敏材料的制备方法，该方法简单易行，操作可行性强，并且产物具有纳米多级复合结构，相比于普通纳米传感器将具有优异的气敏性能。

附图说明

图1是实施例1中制备的rgo/mos2前驱物的sem图；

图2是实施例1中制备的rgo/mos2/sno2复合材料的sem图；

图3是实施例1中制备的rgo/mos2/sno2中c的semmapping图；

图4是实施例1中制备的rgo/mos2/sno2中s的semmapping图；

图5是实施例1中制备的rgo/mos2/sno2中mo的semmapping图；

图6是实施例1中制备的rgo/mos2/sno2中sn的semmapping图；

图7是实施例1中制备的rgo/mos2/sno2中o的semmapping图；

图8是实施例1中制备的rgo/mos2前驱物的xrd图；

图9是实施例1中制备的rgo/mos2/sno2复合材料的xrd图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

实施例1

一种rgo/mos2/sno2复合气敏材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取石墨烯分散在去离子水中，搅拌，超声得到第一组产物，石墨烯的量为10mg，所述去离子水的量为20ml，所述搅拌时间为20min，超声时间为5min；

(2)将步骤(1)中的第一组产物继续加入钼酸铵和硫脲进行搅拌混合，得到第二组产物，去离子水的含量为20ml，所述高速搅拌的时间为15min，所述一定量sncl4溶液为2ml，0.01m的sncl4溶液；

(3)将步骤(2)中的第二组产物放入反应釜中，在一定温度下加压水热反应一定时间后，待冷却至室温进行离心清洗、烘干后得到第三组产物，所述水热反应的温度为150℃，所述烘干时间为10h，所述离心速率为8500rpm，离心时间为5min；

(4)将步骤(3)中的第三组产物分散于去离子水中，高速搅拌之后逐滴加入一定量sncl4溶液搅拌后静置得到第四组产物，去离子水的含量为20ml，所述高速搅拌的时间为15min，所述一定量sncl4溶液为2ml，0.01m的sncl4溶液；

(5)将步骤(4)中的第四组产物离心收集，烘干，在氮气氛围中进行退火得到rgo/mos2/sno2复合气敏材料，退火是在氮气氛围中以一定的升温速率逐渐升温至退火温度后，保持恒温10h，退火温度为180℃，升温速率为5℃/min。

实施例2

一种rgo/mos2/sno2复合气敏材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取石墨烯分散在去离子水中，搅拌，超声得到第一组产物，石墨烯的量为30mg，所述去离子水的量为40ml，所述搅拌时间为40min，超声时间为15min；

(2)将步骤(1)中的第一组产物继续加入钼酸铵和硫脲进行搅拌混合，得到第二组产物，去离子水的含量为40ml，所述高速搅拌的时间为30min，所述一定量sncl4溶液为2ml，0.01m的sncl4溶液；

(3)将步骤(2)中的第二组产物放入反应釜中，在一定温度下加压水热反应一定时间后，待冷却至室温进行离心清洗、烘干后得到第三组产物，所述水热反应的温度为200℃，所述烘干时间为24h，所述离心速率为10000rpm，离心时间为15min；

(4)将步骤(3)中的第三组产物分散于去离子水中，高速搅拌之后逐滴加入一定量sncl4溶液搅拌后静置得到第四组产物，去离子水的含量为40ml，所述高速搅拌的时间为30min，所述一定量sncl4溶液为2ml，0.01m的sncl4溶液；

(5)将步骤(4)中的第四组产物离心收集，烘干，在氮气氛围中进行退火得到rgo/mos2/sno2复合气敏材料，退火是在氮气氛围中以一定的升温速率逐渐升温至退火温度后，保持恒温10h，退火温度为220℃，升温速率为5℃/min。

实施例3

一种rgo/mos2/sno2复合气敏材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取石墨烯分散在去离子水中，搅拌，超声得到第一组产物，石墨烯的量为20mg，所述去离子水的量为30ml，所述搅拌时间为30min，超声时间为10min；

(2)将步骤(1)中的第一组产物继续加入钼酸铵和硫脲进行搅拌混合，得到第二组产物，去离子水的含量为30ml，所述高速搅拌的时间为20min，所述一定量sncl4溶液为2ml，0.01m的sncl4溶液；

(3)将步骤(2)中的第二组产物放入反应釜中，在一定温度下加压水热反应一定时间后，待冷却至室温进行离心清洗、烘干后得到第三组产物，所述水热反应的温度为180℃，所述烘干时间为15h，所述离心速率为8500rpm，离心时间为10min；

(4)将步骤(3)中的第三组产物分散于去离子水中，高速搅拌之后逐滴加入一定量sncl4溶液搅拌后静置得到第四组产物，去离子水的含量为30ml，所述高速搅拌的时间为20min，所述一定量sncl4溶液为2ml，0.01m的sncl4溶液；

(5)将步骤(4)中的第四组产物离心收集，烘干，在氮气氛围中进行退火得到rgo/mos2/sno2复合气敏材料，退火是在氮气氛围中以一定的升温速率逐渐升温至退火温度后，保持恒温10h，退火温度为200℃，升温速率为5℃/min。

实施例4

一种rgo/mos2/sno2复合气敏材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取石墨烯分散在去离子水中，搅拌，超声得到第一组产物，石墨烯的量为25mg，所述去离子水的量为30ml，所述搅拌时间为35min，超声时间为10min；

(2)将步骤(1)中的第一组产物继续加入钼酸铵和硫脲进行搅拌混合，得到第二组产物，去离子水的含量为35ml，所述高速搅拌的时间为35min，所述一定量sncl4溶液为2ml，0.01m的sncl4溶液；

(3)将步骤(2)中的第二组产物放入反应釜中，在一定温度下加压水热反应一定时间后，待冷却至室温进行离心清洗、烘干后得到第三组产物，所述水热反应的温度为190℃，所述烘干时间为20h，所述离心速率为10000rpm，离心时间为10min；

(4)将步骤(3)中的第三组产物分散于去离子水中，高速搅拌之后逐滴加入一定量sncl4溶液搅拌后静置得到第四组产物，去离子水的含量为30ml，所述高速搅拌的时间为20min，所述一定量sncl4溶液为2ml，0.01m的sncl4溶液；

(5)将步骤(4)中的第四组产物离心收集，烘干，在氮气氛围中进行退火得到rgo/mos2/sno2复合气敏材料，退火是在氮气氛围中以一定的升温速率逐渐升温至退火温度后，保持恒温10h，退火温度为200℃，升温速率为5℃/min。

实施例5

一种rgo/mos2/sno2复合气敏材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取石墨烯分散在去离子水中，搅拌，超声得到第一组产物，石墨烯的量为15mg，所述去离子水的量为25ml，所述搅拌时间为25min，超声时间为5～15min；

(2)将步骤(1)中的第一组产物继续加入钼酸铵和硫脲进行搅拌混合，得到第二组产物，去离子水的含量为22ml，所述高速搅拌的时间为18min，所述一定量sncl4溶液为2ml，0.01m的sncl4溶液；

(3)将步骤(2)中的第二组产物放入反应釜中，在一定温度下加压水热反应一定时间后，待冷却至室温进行离心清洗、烘干后得到第三组产物，所述水热反应的温度为170℃，所述烘干时间为15h，所述离心速率为9000rpm，离心时间为10min；

(4)将步骤(3)中的第三组产物分散于去离子水中，高速搅拌之后逐滴加入一定量sncl4溶液搅拌后静置得到第四组产物，去离子水的含量为25ml，所述高速搅拌的时间为20min，所述一定量sncl4溶液为2ml，0.01m的sncl4溶液；

(5)将步骤(4)中的第四组产物离心收集，烘干，在氮气氛围中进行退火得到rgo/mos2/sno2复合气敏材料，退火是在氮气氛围中以一定的升温速率逐渐升温至退火温度后，保持恒温10h，退火温度为185℃，升温速率为5℃/min。

将实施例1中制备的复合气敏材料进行扫描电镜拍照，图1为rgo/mos2前驱物样品的扫描电镜照片，从该照片可以看出rgo/mos2前驱物mos2呈现片状结构镶嵌在rgo表面，此结构表面积很大，为了增强该结构的稳定性，以及提高其性能。通过步骤(4)和步骤(5)使sno2包裹在mos2表面，图2是rgo/mos2/sno2复合气敏材料的sem图，在图2我们发现该结构的表面形貌没有太大的变化，但将sem的mapping图进行分析，图3～图7分别为c、s、mo、sn、o元素的mapping图，从图中可以看出含有c、s、mo、sn、o元素，并且sn、o元素均匀的分布在rgo/mos2纳米膜上，证明sno2成功的包裹在rgo/mos上。图8为rgo/mos2前驱物的xrd图，在10°左右有一个小包峰为rgo，并且谱图与mos2标准卡片峰图进行比对，一一对应，图9为rgo/mos2/sno2复合材料的xrd图在10°左右有一个小包峰为rgo，与sno2与mos2标准卡片峰图进行比对，一一对应，确定产物。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。