[发明专利]一种对甲醛气体具有特异性的敏感材料的制备方法

说明书

一种对甲醛气体具有特异性的敏感材料的制备方法，将氧化石墨烯悬浮液与含有柠檬酸、葡萄糖和SnCl₂·2H₂O的溶液混合，加入尿素与氨水，得到混合溶液；将混合溶液在微波/紫外/超声三合一反应仪中，采用控压模式进行微波水热反应，并进行超声处理，微波水热反应完成后，得到对甲醛气体敏感材料。本发明通过将SnO₂与NG进行复合，通过调节反应介质组成及微波水热制备工艺，控制NG中吡啶氮、石墨氮、吡咯氮三种结构的浓度和分布状态，有利于甲醛分子与复合材料特异性结合，并随之产生强响应机制。本发明中SnO₂与NG构成的异质结，可促进载流子分离和转移，有效提升材料的灵敏度和响应速度，制得的复合材料对甲醛气体具有高的选择性。

技术领域

本发明涉及一种对甲醛气体具有特异性的敏感材料的制备方法。

背景技术

二氧化锡是一种性能优良的N型半导体气敏材料，它广泛对氧化性、还原性、易挥发有机化合物类气体具有较高的灵敏度。但是由于普适的其表面接触-氧化还原气敏机理，导致其在混合气氛中的选择性、抗干扰能力有待改进。

氮掺杂氧化石墨烯作为石墨烯的重要衍生物，具有比表面积大、吸附能力强的特点，并且由于氮掺杂，碳网中存在较多活性吸附位点，在气敏传感器领域具有很大的潜力。

发明内容

本发明目的在于提供一种对甲醛气体具有特异性的敏感材料的制备方法，该方法具有制备简单，操作方便，可控性强等优点，所制备的复合材料结构中存在特定的吡啶氮/石墨氮/吡咯氮配比，对甲醛气体具有优异的选择性敏感响应。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种对甲醛气体具有特异性的敏感材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将氧化石墨烯悬浮液与含有柠檬酸、葡萄糖和SnCl₂·2H₂O的溶液混合，然后加入尿素与氨水，得到混合溶液；

2)将混合溶液在微波/紫外/超声三合一反应仪中，采用控压模式进行微波水热反应，同时进行超声处理，微波水热反应完成后分离、洗涤、真空干燥，得到对甲醛气体具有特异性的敏感材料；其中，微波水热反应的温度为120～200℃，压力为1.0MPa～5.0MPa，时间为60～200min。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，氧化石墨烯悬浮液通过以下过程制得：将氧化石墨烯加入到去离子水中，进行超声分散，得到氧化石墨烯悬浮液。

本发明进一步的改进在于，氧化石墨烯与去离子水的比为30mg：15mL，超声分散的功率为400～600W，时间为4h。

本发明进一步的改进在于，含有柠檬酸、葡萄糖和SnCl₂·2H₂O的溶液通过以下过程制得：将柠檬酸、葡萄糖和SnCl₂·2H₂O加入到去离子水中，搅拌溶解后，得到溶液。

本发明进一步的改进在于，柠檬酸、葡萄糖、SnCl₂·2H₂O与去离子水的比为1mmol：300mg：1～3mmol：15mL。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，氧化石墨烯与SnCl₂·2H₂O的质量比为1:5～1:25。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，氧化石墨烯与尿素的质量比为1:100～1:300。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，尿素与氨水的摩尔比为3:1～1:3。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：