[发明专利]一种原位异质增强的双金属MXene/MoS2

说明书

本发明属于气体传感器与复合纳米材料技术领域，具体提供一种原位异质增强的双金属MXene/MoS₂复合膜基二氧化氮传感器及其制备方法。本发明提供一种新型NO_x敏感材料：原位异质增强的双金属MXene/MoS₂复合材料，在水热环境下双金属MXene外层Mo原子与硫原子相互作用取代双金属MXene末端官能团，从而原位生长双金属MXene/MoS₂异质界面，双金属MXene二维结构上分级组装边缘表露的MoS₂，使其具有优异的NO_x气敏特性；并且，本发明以该材料为气敏层设置于敏感器件基底上构成二氧化氮传感器，该传感器室温工作，具有高信噪比、宽检测范围(2.5ppb～50ppm)、超低检测限与好重复性(RSD1％)的优点，且对氧化氮(NO_x)气体具有高选择性，匹配新一代的低功耗、可穿戴电子设备发展需求。

技术领域

本发明属于气体传感器与复合纳米材料技术领域，具体提供一种原位异质增强的双金属MXene/MoS₂复合膜基二氧化氮传感器及其制备方法。

背景技术

二氧化氮(NO₂)作为大气环境的主要污染物之一，通过燃料燃烧大量排放，NO₂气体能引起大气能见度降低、酸雨产生；NO₂被人体吸入后可造成呼吸系统疾病，具体来说，人体短时间暴露下、需要对ppm级NO₂的进行快速报警，而人体长时间暴露下、需要对ppb级NO₂的进行快速报警；因此，准确快速地检测NO₂浓度非常重要，开发具有宽检测范围、超低检测限与快速响应的室温NO₂气体传感器更是具有十分重要的意义。

目前，大多NO₂气体传感器需要加热或光照等辅助手段提升其敏感特性，如申请号为201910276010.0的发明专利公开了一种基于二维二硫化钼纳米材料的二氧化氮传感器，在紫外光照射下，设置在源极和漏极中间的二硫化钼吸附NO₂气体后，NO₂气体分子捕获二硫化钼的电子，从而引起传感器的电导发生改变。又如申请号为202010017845.7的发明专利公开了一种金修饰的花状SnS₂的二氧化氮气体传感器及制备方法，该二氧化氮气体传感器包括气体敏感材料和加热电极，将均匀分布金的花状SnS₂涂覆于加热电极的表面，该传感器对8ppm NO₂响应值约为15，响应时间为120.8s，恢复时间为249.4s。然而，为迎合绿色节能、低功耗电子的发展需求，开发基于新型敏感材料的响应高、选择性好、稳定性好的室温NO₂传感器仍是一大挑战。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种新型NO_x敏感材料：原位异质增强的双金属MXene/MoS₂复合材料，并以此为气敏层设置于敏感器件基底上构成响应高、选择性好、稳定性好的室温二氧化氮传感器，已匹配新一代的低功耗、可穿戴电子设备发展需求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种原位异质增强的双金属MXene/MoS₂复合膜基二氧化氮传感器，其特征在于，所述二氧化氮传感器包括：敏感器件基底、及敏感器件基底上设置的气敏层，所述气敏层为双金属MXene/MoS₂复合敏感膜。

进一步地，所述气敏层的厚度为50nm～500μm。

进一步地，所述双金属MXene/MoS₂复合材料由双金属MXene材料上通过原位生长MoS₂制得。