System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器及其制作方法技术_技高网
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单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器及其制作方法技术

技术编号:41124777 阅读:3 留言:0更新日期:2024-04-30 17:51
本发明专利技术提供了一种单层石墨烯‑二氧化锡复合薄膜气体传感器及其制作方法,所述基底上设置有若干对电极,每对电极及其之间的区域,设置有一层石墨烯,使每对电极之间通过石墨烯连接;所述基底、电极和石墨烯上,均覆盖有一层二氧化锡薄膜,使得部分区域为石墨烯和二氧化锡自下而上形成的堆叠结构复合物。本发明专利技术通过依次将CVD单层石墨烯和二氧化锡转移至气体传感器上,形成堆叠结构,在室温下具有高灵敏度气体响应特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于气体传感器及其制作,具体涉及一种单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器及其制作方法


技术介绍

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息,不必然构成在先技术。

2、气体传感器是一种用于检测和测量环境中气体浓度的装置,研制具有高灵敏度、普适化、小型化等优点的高性能气体传感器受到了国内外广泛关注,而要实现传感器性能的优化,关键在于开发具有同时优异响应特性的气敏材料。基于金属氧化物半导体(mos)如二氧化锡、二氧化钛等的化学气体传感器因其操作简单、制作方便、成本低等优点,被广泛应用于有害气体检测、食品质量评估、人体健康日常监测等各个领域。然而,目前许多气体传感器存在着一些技术挑战,其中之一是需要在加热后才能正常工作,并且其灵敏度不高。同时由于传统气体传感器对于环境温度的敏感性较高,工作温度的波动会影响传感器的准确性和稳定性。因此,传统气体传感器在高温或低温环境下的应用受到一定限制。

3、为了解决这些问题,研究人员正在积极探索新型的气体传感器技术。由于石墨烯具有优异的导电性、化学稳定性和表面积,可以提高传感器的灵敏度和响应速度,同时降低传感器的工作温度要求,被广泛的应用于气体传感器中。通过将石墨烯与传统气体传感器的传感元件结合,可以有效提高传感器的灵敏度和稳定性,减少对加热的依赖。石墨烯的高导电性和大表面积使得传感器可以更快地响应气体浓度的变化,并且可以在较低的温度下正常工作,从而降低能耗和提高传感器的性能。利用石墨烯等新型材料来改进气体传感器的性能是当前研究的热点之一。现有技术存在将石墨烯和其他材质混合后滴涂,形成气敏薄膜,但是滴涂法受人为因素影响较大,保持复合薄膜一致性难度大;滴涂法在底涂时可能会导致复合物分布不均匀,从而导致该复合薄膜不同位置导电性差异很大,偶然性较高。


技术实现思路

1、本专利技术为了解决上述问题,提出了一种单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器及其制作方法,本专利技术通过依次将cvd单层石墨烯和二氧化锡转移至气体传感器上,形成堆叠结构,在室温下具有高灵敏度气体响应特性。

2、根据一些实施例,本专利技术采用如下技术方案:

3、一种单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器,包括基底,所述基底上设置有若干对电极,每对电极及其之间的区域,设置有一层石墨烯,使每对电极之间通过石墨烯连接;

4、所述基底、电极和石墨烯上,均覆盖有一层二氧化锡薄膜,使得部分区域为石墨烯和二氧化锡自下而上形成的堆叠结构复合物。

5、作为一种可选择的实施方式,所述电极为碳电极。

6、作为进一步限定的实施方式,所述碳电极的宽度为200-400μm,厚度为10-40μm。

7、作为进一步限定的实施方式,每对碳电极之间的沟道间距范围为300-700μm。

8、作为一种可选择的实施方式,所述石墨烯为cvd单层石墨烯薄膜。

9、作为一种可选择的实施方式,所述石墨烯的厚度范围为10-40μm。

10、作为一种可选择的实施方式,所述二氧化锡薄膜厚度范围为10-50μm。

11、上述一种单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器的制备方法,包括以下步骤:

12、(1)对表面设有导电碳浆材料丝网印刷的若干对电极的基底进行清洗,烘干备用;

13、(2)采用湿转移法将cvd单层石墨烯薄膜转移到电极表面,cvd单层石墨烯薄膜与电极和基底紧密贴合;

14、(3)将二水合二氯化锡以乙醇为溶剂,配置溶液,得到前驱体溶液,对其进行静置;

15、(4)将步骤(3)制备的溶液转移到步骤(2)中制备好的石墨烯薄膜区域,并进行旋涂,后进行干燥和退火处理,得到最终的石墨烯-二氧化锡纳米复合电阻型薄膜气体传感器。

16、作为可选择的实施方式,所述步骤(2)中,在室温下配制浓度为0.5mo l/l~1mol/l的溶液,且搅拌达到设定时长,并静置设定时间段以上。

17、与现有技术相比,本专利技术的有益效果为:

18、本专利技术所制备的石墨烯-二氧化锡复合薄膜具有更好的灵敏性,使传感器在室温下具有很高的响应灵敏度,具有良好的选择性、稳定性以及可重复性等,解决了二氧化锡气体传感器通常需要加热在高温下才能工作的问题,提高传感器的稳定性和使用寿命。

19、石墨烯-二氧化锡薄膜的引入,可显著提高复合气体传感器的导电性,避免通常二氧化锡气体传感器因其室温电阻过高,响应灵敏度极低而难以实现室温检测的问题。

20、采用氯化亚锡作为二氧化锡的前驱体,比四氯化锡等做前驱体更容易制备得到具有纳米尺寸的大比表面积二氧化锡晶体,且水热反应温度较低,时间较短。

21、为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器,其特征是,包括基底,所述基底上设置有若干对电极,每对电极及其之间的区域,设置有一层石墨烯,使每对电极之间通过石墨烯连接;

2.如权利要求1所述的一种单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器,其特征是,所述电极为碳电极。

3.如权利要求2所述的一种单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器,其特征是,所述碳电极的宽度为200-400μm,厚度为10-40μm。

4.如权利要求3所述的一种单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器,其特征是,每对碳电极之间的沟道间距范围为300-700μm。

5.如权利要求1所述的一种单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器,其特征是,所述石墨烯为CVD单层石墨烯薄膜。

6.如权利要求1或5所述的一种单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器,其特征是,所述石墨烯的厚度范围为10-40μm。

7.如权利要求1-5中任一项所述的一种单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器,其特征是,所述二氧化锡薄膜厚度范围为10-50μm。

8.如权利要求1-5中任一项所述的一种单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器,其特征是,所述基底为硅片基底。

9.如权利要求1-8中任一项所述的单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器的制备方法,其特征是,包括以下步骤:

10.如权利要求9所述的一种制备方法,其特征是,所述步骤(2)中,在室温下配制浓度为0.5mol/L~1mol/L的溶液,且搅拌达到设定时长,并静置设定时间段以上。

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【技术特征摘要】

1.一种单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器,其特征是,包括基底,所述基底上设置有若干对电极,每对电极及其之间的区域,设置有一层石墨烯,使每对电极之间通过石墨烯连接;

2.如权利要求1所述的一种单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器,其特征是,所述电极为碳电极。

3.如权利要求2所述的一种单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器,其特征是,所述碳电极的宽度为200-400μm,厚度为10-40μm。

4.如权利要求3所述的一种单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器,其特征是,每对碳电极之间的沟道间距范围为300-700μm。

5.如权利要求1所述的一种单层石墨烯-二氧化锡复合薄膜气体传感器,其特征是,所述石墨烯为cvd单层石墨烯薄膜。

【专利技术属性】
技术研发人员:王晨王子然闫鹏
申请(专利权)人:山东大学
类型:发明
国别省市:

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