[发明专利]一种气体分子探测膜

说明书

本发明公开了一种气体分子探测膜，通过以下方法获得：将表面贴合有石墨烯膜的AAO基底膜以石墨烯膜所在的面朝上，置于水面上；按压AAO基底膜，使得AAO基底膜下沉，石墨烯膜漂浮于水面。本发明避开了还原剥离、刻蚀剥离两种剥离手段，保证剥离得到的石墨烯膜不受任何破坏，保持其在AAO基底膜上的原有形态、结构和性能。同时，对AAO基底膜也没有产生任何破坏，可重复利用。由于这种石墨烯膜厚度小，在60nm以下，甚至可以达到几个纳米，这种探测膜具有极高的灵敏度。

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种气体分子探测膜。

背景技术

2010年以来，石墨烯及其衍生物由于其卓越的物理化学性能得到了各个领域的关注。氧化石墨烯是制备石墨烯的最重要的前驱体，同时其也具有自身独特的物理性质，具有大量的缺陷、含氧官能团等，因此具有很高的光透明性、高亲水性、高带隙等等。基于此，其在湿度探测方面得到了广泛关注。

目前氧化石墨烯在湿度探测方面主要运用滴涂、旋涂、喷雾等方法，此方法有以下弊端：其一，表面结构不可控；第二，均匀性不可控；第三，厚度不可控；第四，膜内部结构不可控。综合以上因素，所做的氧化石墨烯基湿度探测膜，不具有很好的线性响应，且响应时间很长。

为此，我们设计了纳米厚褶皱石墨烯膜。褶皱的结构，保证了气体分子探测的响应面积。其纳米级的厚度以及化学氧化石墨烯表面众多的空洞结构使得气体可以快速穿透整个膜，保证了膜高度的响应性以及很短的响应时间。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种气体分子探测膜。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种气体分子探测膜，通过以下方法制备得到：

(1)在AAO基底膜上抽滤得到厚度不大于60nm的氧化石墨烯膜；

(2)将表面贴合有石墨烯膜的AAO基底膜以石墨烯膜所在的面朝上，置于水面上；按压AAO基底膜，使得AAO基底膜下沉，石墨烯膜漂浮于水面。

(3)用硅片基底将漂浮于水面的石墨烯膜从下往上捞起，使得石墨烯膜平铺于基底表面；

(4)室温下蒸发氧化石墨烯膜中的水分，使得氧化石墨烯膜水含量大于50wt％；将蒸发处理后的氧化石墨烯膜进行冷冻干燥，氧化石墨烯膜从硅片表面脱离。

(5)对氧化石墨烯膜进行还原，使得其电导率大于50S/cm。

进一步地，所述按压位置为AAO基底膜的边缘。

进一步地，所述步骤1中石墨烯的厚度为4nm。

进一步地，所述AAO基底膜的表面的孔隙率不小于40％。

进一步地，所述步骤4中，还原方法包括化学还原、热还原；所述化学还原采用的还原剂选自水合肼、氢碘酸；热还原具体为：200℃水蒸气还原。

本发明的有益效果在于：本发明用抽滤的方法制备薄膜，保证了薄膜的均匀性以及器件的稳定性；采用了水转移的方法，将石墨烯膜的厚度控制在纳米级别，提高了薄膜的响应度，同时转移过程中，引入了微观褶皱，增加了薄膜的响应速度。整个过程简单、绿色、极易操作。

附图说明

图1为AAO基底膜剥离石墨烯膜的流程示意图。

图2为实施例1AAO基底膜剥离石墨烯膜的实验过程图。

图3为对比例1MCE基底膜剥离石墨烯膜的实验过程图。

图4为实施例1制得的石墨烯膜的原子力显微镜图。

图5为实施例2制得的石墨烯膜的原子力显微镜图。