[发明专利]一种用于检测NOx的稀土掺杂改性的石墨烯复合材料气敏元件及其制备方法

权利要求书

1.一种用于检测NO_x的稀土掺杂改性的石墨烯复合材料气敏元件，其特征在于一种用于检测NO_x的稀土掺杂改性的石墨烯复合材料气敏元件由石墨烯、蒸馏水、浓度为10mmol/L～20mmol/L的醋酸铜溶液、浓度为10mmol/L～20mmol/L的硝酸铈溶液、浓度为16mmol/L～32mmol/L的氢氧化钠溶液及浓度为6mmol/L～12mmol/L的葡萄糖溶液制备，得到稀土掺杂改性的石墨烯复合材料，将稀土掺杂改性的石墨烯复合材料与分散剂混合，并将分散液滴加到金叉指电极表面，最后烘干制备而成；

所述的石墨烯的质量与蒸馏水的体积比为1g:(5～10)L；所述的石墨烯的质量与浓度为10mmol/L～20mmol/L的醋酸铜溶液的体积比为1g:(4～8)L；所述的石墨烯的质量与浓度为10mmol/L～20mmol/L的硝酸铈溶液的体积比为1g:(0.1～0.2)L；所述的石墨烯的质量与浓度为16mmol/L～32mmol/L的氢氧化钠溶液的体积比为1g:(5～10)L；所述的石墨烯的质量与浓度为6mmol/L～12mmol/L的葡萄糖溶液的体积比为1g:(6～12)L；所述的稀土掺杂改性的石墨烯复合材料的质量与分散剂的体积比为1g:(0.8～1.2)L。

2.根据权利要求1所述的一种用于检测NO_x的稀土掺杂改性的石墨烯复合材料气敏元件，其特征在于所述的石墨烯为氧化石墨或膨胀石墨。

3.根据权利要求2所述的一种用于检测NO_x的稀土掺杂改性的石墨烯复合材料气敏元件，其特征在于所述的氧化石墨是按以下步骤制备的：

一、天然鳞片石墨的处理：将质量分数为18％～22％的H₂SO₄置于反应容器中，在油浴条件下将反应容器加热至88℃～92℃，再加入过硫酸钾，且过硫酸钾在16min～20min内加入完毕，然后加入P₂O₅并降温至75℃～80℃，在温度为75℃～80℃及搅拌条件下，加入200目～300目的天然鳞片石墨并反应30min～40min，得到混合物，将混合物置于温度为75℃～85℃的烘箱内干燥4h～5h，最后将干燥后的混合物进行水洗至洗涤液的pH为7，得到预处理后的石墨；所述的天然鳞片石墨的质量与质量分数为18％～22％的H₂SO₄的体积比为1g:(5～6)mL；所述的天然鳞片石墨与过硫酸钾的质量比为1:(1～2)；所述的天然鳞片石墨与P₂O₅的质量比为1:(1～2)；

二、氧化过程：

将质量分数为18％～20％的H₂SO₄置于反应容器中，加入预处理后的石墨，在温度为10℃以下及搅拌条件下加入KMNO₄，再将反应容器升温至30℃～36℃，并在温度为30℃～36℃下反应2h～3h，然后加入去离子水A稀释，再加入去离子水B终止反应，然后向反应容器中逐滴加入H₂O₂，得到金黄色混合物，将金黄色混合物静置24h～48h，取上层清液并进行离心洗涤，最后将离心洗涤后的产物置于温度为60℃～80℃的真空干燥箱中进行烘干，得到氧化石墨粗品，然后将氧化石墨粗品经过半透膜进行渗析，得到纯化后的氧化石墨，烘干，得到氧化石墨；所述的预处理后的石墨的质量与质量分数为18％～20％的H₂SO₄的体积比为1g:(50～55)mL；所述的预处理后的石墨与KMNO₄的质量比为1:(6～8)；所述的预处理后的石墨的质量与去离子水A的体积比为1g:(100～105)mL；所述的预处理后的石墨的质量与去离子水B的体积比为1g:(305～315)mL；所述的预处理后的石墨的质量与H₂O₂的体积比为1g:(5～6)mL；

所述的膨胀石墨是按以下步骤制备的：将天然鳞片石墨采用交替微波法进行热处理，得到蠕虫形状的膨胀石墨粗品，然后将膨胀石墨粗品经过半透膜进行渗析，得到纯化后的膨胀石墨，烘干，得到膨胀石墨；所述的膨胀石墨尺寸为300目。