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原文传递一种石墨烯基气敏传感器及其制备方法

专利名称：	一种石墨烯基气敏传感器及其制备方法
摘要：	本发明公开了一种石墨烯基气敏传感器及其制备方法，该石墨烯基气敏传感器至少包括依次设置的基底、信号转换层和气体敏感材料层，所述基底为绝缘材料，所述信号转换层为叉指电极，通过3D打印增材制造工艺依次制备各层，所述气体敏感材料层采用氧化石墨烯基材料制备，之后对氧化石墨烯基材料进行还原，得到还原氧化石墨烯，获得所述的石墨烯基气敏传感器。本发明利用3D打印增材制造技术与纳米敏感材料（氧化石墨烯基材料）相结合，制备具有良好灵敏度和选择性，能够实现温度控制且一体化制造的气敏传感器。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	福建;35
申请人：	厦门理工学院
发明人：	谢丹;陈文奂;舒霞云;许克宇;吴常健;李波
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910311681.6
公开号：	CN110044972A
代理机构：	泉州市潭思专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	麻艳
分类号：	G01N27/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	361024 福建省厦门市集美区理工路600号
主权项：	1.一种石墨烯基气敏传感器的制备方法，其特征在于：该石墨烯基气敏传感器至少包括依次设置的基底（1）、信号转换层（6）和气体敏感材料层（7），所述基底为绝缘材料，所述信号转换层为叉指电极，通过3D打印增材制造工艺依次制备各层，所述气体敏感材料层采用氧化石墨烯基材料制备，之后对氧化石墨烯基材料进行还原，得到还原氧化石墨烯，获得所述的石墨烯基气敏传感器。 2.根据权利要求1所述石墨烯基气敏传感器的制备方法，其特征在于：所述石墨烯基气敏传感器进一步包括用于对气体敏感材料层（7）进行加热的加热层（2），该加热层（2）也通过3D打印增材制造工艺制备而成。 3.根据权利要求2所述石墨烯基气敏传感器的制备方法，其特征在于：所述石墨烯基气敏传感器进一步包括用于检测气体敏感材料层（7）温度的温控层（4），所述的加热层（2）、温控层（4）和气体敏感材料层（7）统称为功能层，各功能层的上下位置任意设置，而各功能层之间以绝缘层分隔；该气敏传感器的各层均通过3D打印增材制造工艺依次制备；之后通过控制加热层（2）对气体敏感材料层（7）加热，采用加热法使氧化石墨烯还原，获得所述的石墨烯基气敏传感器。 4.据权利要求1-3任一所述石墨烯基气敏传感器的制备方法，其特征在于：所述的3D打印增材制造工艺为FDM熔融沉积工艺、微滴喷射工艺或线性直写工艺。 5.根据权利要求1-3任一所述石墨烯基气敏传感器的制备方法，其特征在于：所述的气体敏感材料层（7）采用微滴喷射工艺制备。 6.根据权利要求1-3任一所述石墨烯基气敏传感器的制备方法，其特征在于：所述信号转换层（6）的材料采用纳米Au、纳米Ag或纳米Cu，并应用微滴喷射工艺制备。 7.根据权利要求2或3所述石墨烯基气敏传感器的制备方法，其特征在于：所述加热层（2）的材料为镓铟合金，并应用线性直写工艺制备。 8.根据权利要求1-3任一所述石墨烯基气敏传感器的制备方法，其特征在于：所述的基底（1）或绝缘层以液晶聚合物为材料，并应用FDM熔融沉积工艺制备而成。 9.根据权利要求1或2所述制备方法制备的石墨烯基气敏传感器，其特征在于：包括依次叠层设置的基底（1）、加热层（2）、第一绝缘层（3）、温控层（4）、第二绝缘层（5）、信号转换层（6）及气体敏感材料层（7）。 10.根据权利要求9所述石墨烯基气敏传感器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（a）、以液晶聚合物为原料，应用FDM熔融沉积工艺打印基底（1）；之后可以进一步对基底进行处理：利用酸溶液或去离子水对所述基底进行清洗，去除表面的灰尘，并用氮气吹干；然后利用氧等离子工艺对所述基底进行处理；（b）、应用线性直写设备将镓铟合金打印在基底（1）上，制备获得所述的加热层（2）；（c）、以液晶聚合物为原料，应用FDM熔融沉积工艺在所述加热层（2）上制备第一绝缘层（3），打印时在第一绝缘层上形成一嵌槽；之后可以进一步对第一绝缘层进行处理：利用酸溶液或去离子水对所述第一绝缘层进行清洗，去除表面的灰尘，并用氮气吹干；然后利用氧等离子工艺对所述第一绝缘层进行处理；（d）、将一温度传感器嵌入在所述第一绝缘层（3）的嵌槽内，形成所述的温控层（4）；（e）、以液晶聚合物为原料，应用FDM熔融沉积工艺在所述温控层（4）上制备第二绝缘层（5）；之后可以进一步对第一绝缘层进行处理：利用酸溶液或去离子水对所述第二绝缘层进行清洗，去除表面的灰尘，并用氮气吹干；然后利用氧等离子工艺对所述第二绝缘层进行处理；（f）、应用微滴喷射设备结合纳米Au、纳米Ag或纳米Cu溶液，在第二绝缘层（5）上喷印出回字形叉指电极，形成所述的信号转换层（6）；（g）、以氧化石墨烯基材料纳米墨水为原料，应用微滴喷射设备，在信号转换层（6）上喷印出气体敏感材料层（7）；通过上述方法制备的气敏传感器为半成品，在首次使用或者出厂之前，控制加热层（2）和温控层（4），让气敏传感器在300℃高温下加热2h，使氧化石墨烯还原，之后使其冷却至常温，得到所述的石墨烯基氧化传感器。
所属类别：	发明专利