论文部分内容阅读
石墨烯由于其特殊的二维平面结构以及优异的特性,在气敏传感器领域有很大的应用前景。石墨烯具有超高载流子迁移率、大的比表面积、优异的机械性能、物理化学性质稳定以及在室温下可导电等优点,从而可以弥补传统半导体气敏材料的不足。本论文通过几种湿法化学技术制备了两种石墨烯气敏材料,并且研究了其对氨气的气敏特性。具体研究工作如下:(1)通过紫外光照Fenton反应刻蚀氧化石墨烯(GO),进一步经吡咯还原制备出多孔还原氧化石墨烯(rGO),气体测试结果表明,多孔rGO是一种优异的气敏材料,其对NH3气体分子具有优异的气敏特性,并且其具有良好的选择性以及重复稳定的特性。多孔rGO气敏传感器对浓度为1 ppm、20 ppm和50 ppm的氨气分别有8.5%、13.2%和14.5%的电阻变化响应,响应时间小于5 min,恢复时间约为3 min。多孔rGO气敏传感器对50 ppm NH3气体分子进行重复性测试,结果表明,多孔rGO气敏传感器对NH3有非常好的重复特性。同时,多孔rGO对NH3气体分子的响应值是其它高浓度干扰气体的3倍以上,说明rGO气敏传感器具有优异的选择性。(2)通过将GO沉积在聚氨酯泡沫上,并经吡咯还原得到rGO泡沫,其在室温下对NH3气体分子有非常良好的响应特性。当NH3气体分子浓度为50 ppm时,其电阻值的响应值为3.67%,响应时间小于8 min,恢复时间约为4 min。rGO泡沫对NH3气体分子的响应值是其它高浓度干扰气体分子的2倍以上,表明该r GO泡沫具有出色的选择性,同时,该泡沫拥有良好的重复性。本论文研究了基于石墨烯的两种气敏结构,由于该两种气敏结构制作简单、成本低、对氨气检测有着良好的灵敏性、重复性与选择性,因此,其有望为NH3气体传感器的气敏结构设计与制备提供新的思路。