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原文传递一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件及其制备方法

专利名称：	一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件及其制备方法
摘要：	本发明公开了一种基于rGO‑SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件及其制备方法，属于石墨烯‑金属氧化物复合材料气敏元件技术领域。所述气敏元件主要由电极元件和均匀涂覆在电极元件上的rGO‑SnO2纳米复合材料组成，所述rGO‑SnO2纳米复合材料的微观形貌为在还原氧化石墨烯片层上均匀生长着SnO2纳米球，所述SnO2纳米球直径为40～70nm，为四方锡石相结构。本发明采用一步水热法制备出比表面积大、电阻率低、分散性良好的rGO‑SnO2纳米复合材料，然后将rGO‑SnO2纳米复合材料作为气敏涂层制备出NO2气敏元件。该气敏元件有效地解决了传统NO2气敏元件工作温度较高及石墨烯类气敏元件灵敏度较低、恢复时间较长等问题，具有较好的应用价值和发展前景。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	东北大学
发明人：	沈岩柏;李国栋;钟祥熙;李昂;卢瑞;殷尧禹;刘文刚;魏德洲;张云海
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910640005.3
公开号：	CN110243881A
代理机构：	大连东方专利代理有限责任公司
代理人：	周媛媛;李馨
分类号：	G01N27/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	110819 辽宁省沈阳市和平区文化路三巷11号
主权项：	1.一种基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件，其特征在于，所述气敏元件主要由电极元件和均匀涂覆在电极元件上的rGO-SnO2纳米复合材料组成，所述rGO-SnO2纳米复合材料的微观形貌为在还原氧化石墨烯片层上均匀生长着SnO2纳米球，所述SnO2纳米球直径为40～70nm，所述SnO2纳米球为四方锡石相结构。 2.根据权利要求1所述的气敏元件，其特征在于，所述电极元件为陶瓷管电极。 3.根据权利要求1所述的气敏元件，其特征在于，所述rGO-SnO2纳米复合材料按照如下方法制备： ①将无水乙醇和氧化石墨烯分散液按体积比1:1～1:2的比例混合，搅拌均匀后加入5～7mmol的Na3C6H5O7·2H2O和2～4mmol的SnCl2·2H2O，继续搅拌20～40min得混合溶液； ②将步骤①所得混合溶液装入反应釜中，在160～200℃条件下反应14～18h，然后降温至室温； ③将步骤②所得产物离心后去上清液，洗涤、干燥，先在管式炉中于Ar气氛围下以2℃/min升温至500℃，热处理1～3h后降至室温；随后在空气氛围中以2℃/min升温至200℃，热处理10～12h，获得rGO-SnO2纳米复合材料。 4.根据权利要求3所述的气敏元件，其特征在于，所述步骤①中氧化石墨烯分散液为氧化石墨烯的水相分散液，所述氧化石墨烯分散液浓度为0.0075～0.045μg/mL。 5.根据权利要求3所述的气敏元件，其特征在于，所述步骤③中洗涤、干燥为将步骤②中制备的产物分别依次用无水乙醇和去离子水离心洗涤2～3次，离心转速为5000～7000r/min，然后放置在温度为60～80℃的烘箱中干燥8～12h。 6.根据权利要求1所述的基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件的制备方法，其特征在于，包括如下工艺步骤： ①将无水乙醇和氧化石墨烯分散液按体积比1:1～1:2的比例混合，搅拌均匀后加入5～7mmol的Na3C6H5O7·2H2O和2～4mmol的SnCl2·2H2O，继续搅拌20～40min得混合溶液；将混合溶液装入反应釜中，在160～200℃条件下反应14～18h，然后降温至室温；将产物离心去上清液，洗涤、干燥，先在管式炉中于Ar气氛围下以2℃/min升温至500℃，热处理1～3h后降至室温；随后在空气氛围中以2℃/min升温至200℃，热处理10～12h，获得rGO-SnO2纳米复合材料； ②将rGO-SnO2纳米复合材料经湿法研磨后得到糊状浆体，将浆体涂覆在陶瓷管电极上，并于室温下自然干燥1h及以上； ③将步骤②中涂覆rGO-SnO2纳米复合材料的陶瓷管电极连接在基座上，然后安装在台式气敏元件老化台上，于180～220℃下老化10～14h，获得基于rGO-SnO2纳米复合材料的NO2气敏元件。 7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤①中氧化石墨烯分散液为氧化石墨烯的水相分散液，所述氧化石墨烯分散液浓度为0.0075～0.045μg/mL。 8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤①中洗涤、干燥为将产物分别依次用无水乙醇和去离子水离心洗涤2～3次，离心转速为5000～7000r/min，然后放置在温度为60～80℃的烘箱中干燥8～12h。 9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤②中湿法研磨的具体操作为将rGO-SnO2纳米复合材料置于玛瑙研钵中，滴入3～4滴无水乙醇和1滴松醇油，然后研磨5～10min。 10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤②中浆体涂覆方法为用勾线笔沾取rGO-SnO2纳米复合材料浆体，然后均匀地涂覆在陶瓷管电极上，使电极元件表面完全被覆盖且厚度均匀。
所属类别：	发明专利