[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有效

专利信息
申请号: 201410363368.4 申请日: 2014-07-28
公开(公告)号: CN104122305A 公开(公告)日: 2014-10-29
发明(设计)人: 李丽;宋嘉宝;王婧超;田野;史克英 申请(专利权)人: 黑龙江大学
主分类号: G01N27/12 分类号: G01N27/12
代理公司: 哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109 代理人: 侯静
地址: 150080 黑龙*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 检测 no sub 稀土 掺杂 改性 石墨 复合材料 元件 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及用于检测NOx的气敏元件及其制备方法。

背景技术

随着世界工业化进程的加快、城市的快速发展,人类在生产、生活中排放了大量的NOx。研究具有高性能的新型气敏材料具有显而易见、非常重要的战略意义。传感器技术是现代检测和自动化技术的重要基础之一,它已深入到人类生活的各个领域。随着微电脑和微电子技术的日益普及和应用,对传感器的性能、数量及用途提出了新的需求,这就使人们更加重视对新型传感器的开发。而在气敏传感研究领域中最活跃、最有发展前景的气体敏感材料就是石墨烯。

金属氧化物半导体气体传感器由于其廉价、结构简单、反应迅速等优点,因而成为目前气体传感器中应用最广、发展最快、研究最多的气敏传感器之一,但仍存在低温下灵敏度较低(5.68%~29.56%)、响应时间较长(30.67s~300.33s)及气敏元件对气体浓度以外的各种因素的抵抗能力较差的问题。

发明内容

本发明要解决现有气体敏感材料灵敏度较低、响应时间较长及气敏元件对气体浓度以外的各种因素的抵抗能力较差的问题,而提供一种用于检测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。

本发明的一种用于检测NOx的稀土掺杂改性的石墨烯复合材料气敏元件,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。

本发明的一种用于检测NOx的稀土掺杂改性的石墨烯复合材料气敏元件的制备方法是按以下步骤进行:

一、稀土掺杂改性的石墨烯复合材料的制备:在功率为150W~300W下,将石墨烯加入到蒸馏水中超声处理30min~60min,得到混合物,再向混合物中加入浓度为10mmol/L~20mmol/L的醋酸铜溶液及浓度为10mmol/L~20mmol/L的硝酸铈溶液,得到棕色悬浮液,在搅拌速度为650r/min~800r/min下,将棕色悬浮液搅拌10h~12h,并向体系中滴加浓度为16mmol/L~32mmol/L的氢氧化钠溶液,静置5min~10min,得到褐绿色沉淀物,将褐绿色沉淀物与浓度为6mmol/L~12mmol/L的葡萄糖溶液置于水热釜中,在温度为96℃~130℃下水热10h~12h,得到黑色溶液,将黑色溶液冷却至室温,抽滤并用蒸馏水及无水乙醇洗涤,得到固体物,在温度为60℃~80℃下将固体物干燥10h~12h并研磨,得到黑色粉末,然后将黑色粉末置于高温管式炉内,在流速为100mL/min的N2气氛下,以升温速率为2℃/min~5℃/min将高温管式炉加热至500℃~550℃,并在温度为500℃~550℃下保持4h~5h,最后自然冷却至室温,得到稀土掺杂改性的石墨烯复合材料;

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;

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