[发明专利]一种制造气体敏感复合纳米薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体敏感薄膜材料领域，尤其是涉及一种制造气体敏感复合纳米薄膜的方法。

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。同时针对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之一。因此，研制实用及低成本的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复合纳米薄膜的方法。

本发明公开的技术方案包括：

提供了一种制造气体敏感复合纳米薄膜的方法，其特征在于，包括：将氧化石墨烯分散于有机溶剂中，形成氧化石墨烯分散溶液；将所述氧化石墨烯分散溶液滴加于LB膜槽中的超纯水表面，使氧化石墨烯分散铺展于所述超纯水表面；用滑障将铺展于所述超纯水表面的氧化石墨烯压缩到成膜模压，形成纳米薄膜，然后将所述纳米薄膜转移到气敏器件上；对所述纳米薄膜进行还原处理；在还原处理后的所述纳米薄膜上蒸镀导电聚合物层。

本发明一个实施例中，所述溶剂为甲醇与超纯水的混合溶液，其中所述混合溶液中甲醇与超纯水的体积比为5:1至6:1。

本发明一个实施例中，所述对所述纳米薄膜进行还原处理包括：将形成了所述纳米薄膜的所述气敏器件置于170至200摄氏度的水蒸气气氛中保持3至5小时。

本发明一个实施例中，所述气敏器件为叉指电极或者有机薄膜晶体管。

本发明一个实施例中，所述氧化石墨烯分散溶液中氧化石墨烯的浓度为0.5至1毫克/毫升。

本发明一个实施例中，所述在还原处理后的所述纳米薄膜上蒸镀导电聚合物层包括：将进行还原处理后的形成了所述纳米薄膜的所述气敏器件置于具有导电聚合物气氛的高真空成膜设备中，在90至100摄氏度下沉积60至70分钟，从而在所述纳米薄膜上形成导电聚合物层。

本发明一个实施例中，所述导电聚合物为六噻吩或者聚吡咯。

根据本发明的方法制造的气体敏感复合纳米薄膜具有良好的气敏性能。此外，由于有机纳米材料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复合纳米薄膜的方法的流程示意图。

图2是LB成膜设备的示意图。

图3是蒸镀成膜设备的示意图。

具体实施方式

本发明的一个实施例中，一种制造气体敏感复合纳米薄膜的方法包括如图1所示的步骤。

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有机溶剂中，从而获得所需的氧化石墨烯分散溶液。这里，氧化石墨烯可以是通常的氧化石墨烯，也可以是氮掺杂的氧化石墨烯。

一个实施例中，该有机溶剂可以是可以为甲醇与超纯水混合溶液，其中该混合溶液中，甲醇与超纯水的体积比可以为5:1至6:1。

一个实施例中，该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：采用LB成膜法形成纳米薄膜。

本发明的实施例的方法中，可以提供气敏器件，采用LB膜法在该气敏器件上形成纳米薄膜。

因此，步骤2中，提供气敏器件。一个实施例中，该气敏器件可以是叉指电极或者有机薄膜晶体管。

本步骤中，将步骤10中获得的氧化石墨烯分散溶液滴加到LB成膜设备的LB膜槽中的亚相表面，使得氧化石墨烯粒子分散铺展于该亚相表面。这里，亚相可以是适于供有氧化石墨烯粒子分散铺展于其上的液体，例如可以是超纯水。

此时，当有氧化石墨烯分散溶液滴加到亚相表面后，有机溶剂会带着氧化石墨烯粒子在亚相表面分散铺展开。经过一定时间之后，有机溶剂挥发，这样，留下其中的氧化石墨烯粒子分散铺展于亚相的表面上。

然后，压缩铺展于亚相表面的氧化石墨烯粒子，从而在亚相表面形成氧化石墨烯单分子层。通常，LB成膜方法可以在LB成膜设备（下文详述）中进行，此时，当有机溶剂挥发后，在LB成膜设备中，使用滑障压缩亚相表面的氧化石墨烯单分子层到成膜膜压，从而在亚相表面形成致密的纳米薄膜。