[发明专利]一种制造气体敏感纳米薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子材料技术领域，尤其是涉及一种制造气体敏感纳米薄膜的方法。

背景技术

近年来，气敏传感器的研究与开发不断取得新的进展，同时由于人们对环境污染问题的日益关注，使对大气中微量环境污染物质的检测工作逐步深入，响应快、灵敏度高的气敏材料就成为传感器领域研究的前沿课题。同时氨气、二氧化氮等气体是大气中对环境和人类健康危害十分严重的污染物。因此，研制实用及低成本的氨气、二氧化氮气体敏感薄膜的重要性就显得尤为突出。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种制造能够形成具有良好气敏性能的气体敏感纳米薄膜的方法。

本发明公开的技术方案包括：

提供了一种制造气体敏感纳米薄膜的方法，其特征在于，包括：将氧化石墨烯分散于第一溶剂中，获得氧化石墨烯分散溶液；将铁基氧化剂溶于超纯水中，获得铁基氧化剂溶液；使用LB成膜法，以所述铁基氧化剂溶液为所述LB成膜法的亚相，用所述氧化石墨烯分散溶液在气敏器件上形成氧化石墨烯-铁基氧化剂复合薄膜；将所述氧化石墨烯-铁基氧化剂复合薄膜置于导电聚合物单体气氛中进行聚合反应，获得氧化石墨烯/导电聚合物复合薄膜；对所述氧化石墨烯/导电聚合物复合薄膜进行还原处理，获得所述气体敏感纳米薄膜。

进一步地，所述铁基氧化剂为三氯化铁或者甲基苯磺酸铁。

进一步地，所述第一溶剂为甲醇与超纯水的混合溶液。

进一步地，所述第一溶剂中，所述甲醇与所述超纯水的体积比为4:1至6:1。

进一步地，所述氧化石墨烯分散溶液的浓度为0.5至1毫克/毫升。

进一步地，所述铁基氧化剂溶液的浓度为0.1至0.3摩尔/升。

进一步地，所述导电聚合物单体为3,4-乙撑二氧噻吩、苯胺或者吡咯。

进一步地，所述还原处理包括：将所述氧化石墨烯/导电聚合物复合薄膜置于170至200摄氏度环境中并在水蒸气气氛下保持3至6小时。

进一步地，所述气敏器件为叉指电极或者有机薄膜晶体管。

根据本发明的方法制造的气体敏感纳米薄膜的厚度处于纳米级，由导电聚合物与氧化石墨烯复合而成，并且具有多层膜结构。这种复合纳米薄膜具有良好的气敏性能。此外，由于氧化石墨烯在溶剂中具有良好的分散性，在LB膜仪器的控制下具有较好的成膜性能，能够获得高密度、均匀一致的复合薄膜材料，并且可以实现大面积成膜。而且气体敏感纳米薄膜的厚度可以通过沉积不同的层数来进行调控。

附图说明

图1是本发明一个实施例的制造气体敏感纳米薄膜的方法的流程示意图。

图2是本发明一个实施例的LB成膜设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图详细说明本发明的实施例的制造气体敏感纳米薄膜的方法的具体步骤。

如图1所示，本发明的一个实施例中，一种制造气体敏感纳米薄膜的方法包括步骤10、步骤12、步骤16、步骤18和步骤20。

步骤10：制备氧化石墨烯分散溶液。

本发明的实施例中，可以将氧化石墨烯分散于第一溶剂中，从而获得氧化石墨烯分散溶液。例如，可以将一定量的氧化石墨烯加入到第一溶剂中，然后通过适合的方式使氧化石墨烯在第一溶剂中充分分散。例如，可以使用搅拌和/或超声波振动的方式使氧化石墨烯在第一溶剂中充分分散。

本发明的实施例中，第一溶剂可以为甲醇与超纯水混合溶液。一个实施例中，该第一溶剂中的甲醇和超纯水的体积比可以为4:1至6:1。

本发明的实施例中，氧化石墨烯分散溶液的浓度可以根据实际情况的需要而定，例如，一个实施例中，氧化石墨烯分散溶液的浓度可以为0.5~ 1mg/ml（毫克/毫升）。

步骤12：制备铁基氧化剂溶液。

本发明的实施例中，可以将铁基氧化剂溶于超纯水中，获得铁基氧化剂溶液。

本发明的实施例中，铁基氧化剂溶液的浓度可以为0.1至0.3mol/L（摩尔/升）。

本发明的实施例中，这里的铁基氧化剂可以是三氯化铁或者甲基苯磺酸铁。

步骤16：用LB成膜法形成氧化石墨烯薄膜。

本发明的实施例中，在获得了氧化石墨烯分散溶液和铁基氧化剂溶液之后，在步骤16中，可以使用LB（Langmuir-Blodgett）成膜法，以铁基氧化剂溶液为LB成膜法的亚相，用氧化石墨烯分散溶液在气敏器件上形成氧化石墨烯/铁基氧化剂复合薄膜。