一种以石墨烯/酞菁复合材料为氨敏材料的气敏元件及其制备方法

摘要

一种以石墨烯/酞菁复合材料为氨敏材料的气敏元件及其制备方法，它涉及一种测量氨气浓度的气敏元件及其制备方法。它要解决单一石墨烯为氨敏材料的气敏元件可逆性较差和金属酞菁为氨敏材料的气敏元件电阻值较高的问题。以石墨烯/酞菁复合材料为氨敏材料的气敏元件由叉指电极和石墨烯/酞菁复合材料组成。方法：制备石墨烯/酞菁复合材料；制备石墨烯/酞菁复合材料气敏元件。本发明获得综合性能更加优异的气敏元件，在不同浓度氨气中都具有良好的灵敏度、可逆性、稳定性，且对同浓度的CO₂、CO、CH₄和H₂等气体没有响应，对NH₃具有了良好的选择性；大大提高了石墨烯的气敏性能，可以对NH₃进行检测。

主权项

以石墨烯/酞菁复合材料为氨敏材料的气敏元件，其特征在于以石墨烯/酞菁复合材料为氨敏材料的气敏元件由叉指电极和石墨烯/酞菁复合材料组成；其中所述的石墨烯/酞菁复合材料中的酞菁为烷氧基金属酞菁；所述的烷氧基金属酞菁通式为MPc(OC_xH_2x+1)₄，其中的x为4‑6，M为Cu、Ni、Pb、Co或Zn，烷氧基位置为3或4位；所述的以石墨烯/酞菁复合材料为氨敏材料的气敏元件是按以下步骤制备的：一、将氧化石墨烯分散于DMF中制成浓度为0.1‑1.0mg/mL的氧化石墨烯溶液，然后滴加酞菁DMF溶液，避光搅拌24‑36h，获得溶液A；二、向溶液A中加入体积浓度为80％的水合联氨溶液和体积浓度为25％‑28％的氨水，在100℃下搅拌反应24‑36h，过滤，得到石墨烯/酞菁复合物粗产品，然后用氯仿离心洗涤至上层清液无色，再采用无水乙醇离心洗涤3次，得到石墨烯/酞菁复合材料沉淀，在真空干燥箱中60℃下干燥24h，获得石墨烯/酞菁复合材料；三、将石墨烯/酞菁复合材料在频率为40kHz的条件下超声分散于DMF中，超声2h后得到石墨烯/酞菁复合材料DMF悬浮液，然后均匀涂在叉指电极上，溶液蒸发后，在真空干燥箱中80℃下干燥12～48h，即完成以石墨烯/酞菁复合材料为氨敏材料的气敏元件的制备；其中步骤一中所述的酞菁为烷氧基金属酞菁；步骤一中所述的烷氧基金属酞菁通式为MPc(OC_xH_2x+1)₄，其中的x为4‑6，M为Cu、Ni、Pb、Co或Zn，烷氧基位置为3或4位；步骤一中所述的溶液A中氧化石墨烯和酞菁的质量比为1:(2‑4)；步骤二溶液A中氧化石墨烯的质量与体积浓度为80％的水合联氨溶液、体积浓度为25％‑28％的氨水的质量体积比为1mg:(0.01～0.1)mL:(0.0015～0.002)mL；步骤三中石墨烯/酞菁复合材料DMF悬浮液的浓度为0.1mg/mL～1.0mg/mL。