还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜的制备及其应用于NO2气体监测制造技术

本发明专利技术涉及一种采用还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜并将其应用于电化学监测NO2的方法，包括以下步骤：制备还原氧化石墨烯、制备还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜、对于NO2的灵敏度测试。本发明专利技术的有益效果：制备得到的还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜制备方法简单、环保，对于NO2具有较高的灵敏度。

Preparation of reduced graphene oxide / zinc phthalocyanine composite film and its application in NO

The invention relates to a reduced graphene oxide / zinc phthalocyanine composite film and applied to electrochemical monitoring of NO

【技术实现步骤摘要】
还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜的制备及其应用于NO2气体监测
本专利技术涉及一种采用电学方法并将其应用于快速监测NO2，属于电学技术和环境监测研究领域。
技术介绍
随着工业技术的不断发展，在日常生活以及生产过程中会产生许多有毒有害的气体，比如NO2；由于该气体对环境和生物体都具有很大的危害，因此构建一个快速、高效的NO2检测方法是很有必要的。目前关于NO2传感器的研究方法有很多，但在室温低温条件下对于检测NO2的方法仍具有很大的挑战性。有研究指出，石墨烯具有独特的孔隙网状结构、较大的比表面积，因此石墨烯对于NO2具有较好的吸附作用；酞菁锌作为敏感元素，由于酞菁锌是n-型半导体材料，当酞菁锌与氧化性气体比如NO2相互接触的时候，会发生电荷转移，从而π电子发生离域在π轨道组成的导电通道中发生转移，基于这一电化学现象以及石墨烯的特性我们构建了还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜作为监测材料，该材料对于NO2具有较高的灵敏度。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提供一种还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜的制备以及其应用于监测NO2。本专利技术所述制备得到的还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜以及其应用于监测NO2，包括以下步骤：a、制备还原氧化石墨：配制1mg/mL氧化石墨烯分散液，将其滴涂到ITO玻璃板表面，真空干燥之后，将该电极浸入0.1M磷酸缓冲溶液中(pH＝9.3),以GO/ITO玻璃板为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，在-1.5V～0.5V的电位窗口内使用循环伏安法还原氧化石墨烯得到还原氧化石墨烯修饰ITO玻璃板(RGO/ITO)。b、制备还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜：配制包括0.12mM酞菁锌、在二氯甲烷与四丁基高氯酸铵的混合溶液中，以RGO/ITO玻璃板为工作电极，在0V～1.7V的电位窗口内使用循环伏安法沉积酞菁锌得到酞菁锌/RGO复合膜修饰ITO玻璃板(ZnPC/RGO/ITO)。c、对于NO2的灵敏度测试：将上述得到的ZnPC/RGO/ITO置于封闭的测试系统中，通过质量流量控制器(S48300/HMT)以100scc·m-1·cm-3·min-1的速度向测试室内通入不同浓度的NO2气体与高纯氮气混合气。使用万用电表测试其对于NO2的气敏性能，灵敏度的计算公式为：S＝(Ig-Ia)/Ia×100％。Ia为ZnPC/RGO/ITO在空气中的电流值，Ig为ZnPC/RGO/ITO暴露在NO2气体中的电流值。进一步，所述步骤a中电位窗口为-1.5V～0.5V。进一步，所述步骤b中酞菁锌浓度为0.12mM。进一步，所述步骤b中电位窗口为0V～1.7V。本专利技术的有益效果是：制备得到的ZnPC/RGO/ITO制备方法简单、环保，对于NO2具有较高的灵敏度。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1为还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜(a)以及酞菁锌膜(b)对于NO2的电流响应随NO2浓度的关系。具体实施方式现在结合具体实施例对本专利技术做进一步说明，以下实施例旨在说明本专利技术而不是对本专利技术的进一步限定。在本专利技术详细叙述和实施例子中所示氨基酸的吸附量是按下述方法算得的：S＝(Ig-Ia)/Ia×100％S为ZnPC/RGO/ITO对于NO2的灵敏度。Ia为ZnPC/RGO/ITO在空气中的电流值，Ig为ZnPC/RGO/ITO暴露在NO2气体中的电流值。实施例一：制备还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜的步骤如下：(1)制备还原氧化石墨烯：配制1mg/mL氧化石墨烯分散液，将其滴涂到ITO玻璃板表面，真空干燥之后，将该电极浸入0.1M磷酸缓冲溶液中(pH＝9.3),以GO/ITO玻璃板为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，在-1.5V～0.5V的电位窗口内使用循环伏安法还原氧化石墨烯得到还原氧化石墨烯修饰ITO玻璃板(RGO/ITO)。(2)制备还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜：配制包括0.12mM酞菁锌、在二氯甲烷与四丁基高氯酸铵的混合溶液中，以RGO/ITO玻璃板为工作电极，在0V～1.7V的电位窗口内使用循环伏安法沉积酞菁锌得到酞菁锌/RGO复合膜修饰ITO玻璃板(ZnPC/RGO/ITO)。将上述得到的ZnPC/RGO/ITO置于封闭的测试系统中，记录其不通入NO2混合气及通入不同体积分数NO2混合气的电流并加以计算，发现ZnPC/RGO/ITO对于体积分数为1×10-4～1×10-3的NO2混合气具有很好的灵敏度(结果如图1a所示)。对比例一：制备还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜以及酞菁膜，比较对NO2的灵敏度，结果如图1所示，可以发现，还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜对于NO2的灵敏度更大，那是由于石墨烯比表面积较大，更加有利于NO2的吸附。本专利技术制备得到的还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜，制备过程简单，快速。还原氧化石墨烯以及酞菁锌复合材料作为气敏传感元素对于NO2具有较高的灵敏度，具有很大的实际应用能力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜以及其应用于监测NO

【技术特征摘要】
1.制备还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜以及其应用于监测NO2，其特征在于：步骤如下：a、制备还原氧化石墨烯：配制1mg/mL氧化石墨烯分散液，将其滴涂到ITO玻璃板表面，真空干燥之后，将该电极浸入0.1M磷酸缓冲溶液中(pH＝9.3),以GO/ITO玻璃板为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，在-1.5V～0.5V的电位窗口内使用循环伏安法还原氧化石墨烯得到还原氧化石墨烯修饰ITO玻璃板(RGO/ITO)。b、制备还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜：配制包括0.05～0.15mM酞菁锌、在二氯甲烷与四丁基高氯酸铵的混合溶液中，以RGO/ITO玻璃板为工作电极，在0V～1.7V的电位窗口内使用循环伏安法沉积酞菁锌得到酞菁锌/RGO复...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔泳，顾嘉卫，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32