[发明专利]基于碳点掺杂二硫化钼薄片的湿度传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于碳点掺杂二硫化钼薄片的复合物，其中，碳点掺杂二硫化钼薄片的复合物为二维纳米薄片状。本发明还提供了基于碳点掺杂二硫化钼薄片的复合物的制备方法及其用途。本发明还提供了包括基于碳点掺杂二硫化钼薄片的复合物的湿度传感器，其制备方法及用途。本发明所制备的基于碳点掺杂二硫化钼薄片的复合物以及基于碳点掺杂二硫化钼薄片复合物的湿度传感器具有较宽的响应范围且呈现出线性响应，响应速度快、灵敏度高，重复性能优异。

技术领域

本发明涉及气体传感技术领域，尤其涉及一种基于碳点掺杂改性的二硫化钼薄片的湿度传感器及其制备方法。

背景技术

湿度是环境评估重要的参数，因为它跟环境中的许多事物都有着密不可分的联系。除此之外，湿度对工业生产和技术发展都有着不可忽视的影响。湿度的测定和连续监测对许多领域如半导体制造，包装行业，土壤水分监测，制药和食品加工，土木工程，电子加工，家用电器和空调系统都十分重要。据最近的一项调查显示，到2020年湿度传感器市场份额占有量预计将达到23亿美元。由此可见，开发研制出响应快，灵敏度高，测试范围宽，成本低的湿度传感器是当今社会发展的迫切需求。

目前商业上用的最广泛的湿度传感器中的湿度传感材料是多孔陶瓷和聚合物膜。聚合物传感材料存在不能在高湿度水平下运行，显示滞后，响应慢和长时间易流失等难以克服的缺点。商用湿度传感器也会使用金属氧化物作为感应层，缺点是需要定期进行热清洗以恢复其湿度传感特性。另外，由于感应层的表面上会逐渐化学吸附上羟基离子，从而导致其电阻的逐渐改变，从而减低感应层的湿度传感性能。现在，许多研究组都致力于开发高性能的湿度传感纳米材料，如纳米硅，纳米陶瓷，半导体纳米颗粒和金属氧化物纳米线等，实际应用存在成本高，不易实现广泛应用等不足。

现有技术中，类石墨烯结构的二维金属硫化物二硫化钼由于其较大的比表面积，高的电子迁移率和传导率，低的背景噪音等优势，在气体传感领域也拥有非常大的潜力。但是，二维二硫化钼的基底表面是催化惰性的，活性位点位只于层边缘的位置，并且原始二硫化钼表面也没有活性官能团，这些都导致了二硫化钼对水分子的吸收量十分有限，实际使用时使得二硫化钼与水分子之间的电子传递无法连续持续进行，最终导致基于二硫化钼的湿度传感器表现出敏感度低，响应时间长的传感缺陷。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于碳点掺杂二硫化钼薄片的湿度传感器及其制备方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有二硫化钼度传感器对湿度响应灵敏度低，响应时间长。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于碳点掺杂二硫化钼薄片的复合物；

其中，所述碳点掺杂二硫化钼薄片的复合物为二维纳米薄片状。

本发明还提供了一种基于碳点掺杂二硫化钼薄片的湿度传感器，其包含碳点掺杂二硫化钼薄片的复合物作为湿度传感层。

本发明还提供了一种基于碳点掺杂二硫化钼薄片的复合物的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将碳源加入水中制备碳点水溶液；

步骤2，将钼源试剂和硫源试剂加入到步骤1得到的碳点水溶液中，采用一步水热法制备、后处理得到碳点掺杂二硫化钼薄片的复合物。

本发明还提供了一种基于碳点掺杂二硫化钼薄片的湿度传感器的制备方法，其包括上述基于碳点掺杂二硫化钼薄片的复合物的制备方法步骤以及以下步骤：

步骤3，将步骤2得到的碳点掺杂二硫化钼的复合物与醇试剂混合，滴加到叉指电极上，烘干得到碳点掺杂二硫化钼薄片的湿度传感器。

进一步地，所述步骤1中，制备碳点水溶液的方法选自微波法、水热法、高温熔融法中的一种；

进一步地，所述步骤1中，碳源选自L-谷氨酸，半胱氨酸，赖氨酸，色氨酸，瓜氨酸中的一种或多种；