[发明专利]一种定电位电解型气体传感器、制备方法和用途

权利要求书

1.一种定电位电解型气体传感器，其特征在于，所述气体传感器包括工作电极；

所述工作电极包括憎水性膜和固定于憎水性膜表面的微电极阵列；

所述微电极阵列包括石墨烯基复合材料；

所述石墨烯基复合材料包括石墨烯和分散在石墨烯中的电化学活性材料；

所述微电极阵列通过将石墨烯基复合材料转移到憎水性膜表面，形成预设形状和尺寸得到；

所述微电极阵列中石墨烯基复合材料形成条纹状或网格状结构；

所述条纹状结构中条纹的宽度或网络状结构中网格边的宽度为0.1～1mm；

所述条纹状结构中相邻条纹之间的间隔或网络状结构的网格边长为0.1～0.5mm。

2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述石墨烯基复合材料通过将氧化石墨烯和电化学活性前驱体材料分散在溶剂中形成分散液，分散液经过喷雾干燥和热处理得到；

所述电化学活性前驱体材料为金属氧化物纳米粒子、金属纳米粒子、合金纳米粒子、金属盐纳米粒子或金属氢氧化物纳米粒子中的任意一种或至少两种的混合物。

3.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述电化学活性前驱体材料与氧化石墨烯的质量比为1:0.1～10。

4.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述电化学活性前驱体材料与氧化石墨烯的质量比为1:0.4～2。

5.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述溶剂为水、乙醇、甲醇或二甲基亚砜中的任意一种或至少两种的混合物。

6.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述分散液中化学活性前驱体材料的浓度为0.1～50mg/mL。

7.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述分散液中氧化石墨烯的浓度为0.5～20mg/mL。

8.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述热处理的温度为160～250℃。

9.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述热处理的时间为10～60min。

10.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述石墨烯基复合材料为褶皱状多孔结构，比表面积为200～800m²/g。

11.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述憎水性膜为聚四氟乙烯膜、聚氨酯膜或聚丙烯腈膜中的任意一种。

12.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述憎水性膜为聚四氟乙烯膜。

13.一种如权利要求1～12之一所述的气体传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

将石墨烯基复合材料与聚四氟乙烯乳液混合，混合液转移到憎水性膜表面，形成预设形状和尺寸的微电极阵列结构，再经过干燥、淋洗和烧结，得到工作电极；

将工作电极与对电极和参比电极置于电解质溶液中经过封装即得到所述气体传感器。

14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯基复合材料与聚四氟乙烯乳液的质量比为(2～19):1。

15.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述转移通过掩膜版法、喷涂法或丝网印刷法实现。

16.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为30～120℃。

17.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的时间为30～120min。