[实用新型]一种用于GIS特征气体检测的石墨烯基传感器

说明书

本实用新型公开一种用于GIS特征气体检测的石墨烯基传感器，包括电极、石墨烯层、绝缘层和基底，所述石墨烯层覆在印有电极的所述绝缘层表面，所述绝缘层覆在基底表面。所述石墨烯层采用化学气相沉积法生长的氧化石墨烯，并利用氢氧化钠与一氯乙酸溶液将上述石墨烯表面的羟基与环氧基转化为羧基，用聚甲基丙烯酸甲酯作为支撑层湿法将所述单层石墨烯移动并覆盖在所述绝缘层表面。羧基官能团能有效吸附特征气体。羧基官能团的修饰使其吸附GIS特征气体的能力大大提升，进一步提升了传感器的灵敏度。气体分子被吸附后，石墨烯的电参数改变较大，根据微电流表示数变化判断待测气体种类，大大提升了判断的准确性。

技术领域

本实用新型涉及涉及一种用于GIS特征气体检测的石墨烯基传感器。

背景技术

六氟化硫气体因其良好的绝缘性能和灭弧性能在GIS中被广泛应用。以往运行经验表明，电气设备在长期运行中不可避免的存在绝缘缺陷，这些潜在缺陷的出现往往会引起不同程度的局部放电。在局部放电的作用下，GIS内部的SF₆出现分解并与设备内部的微水微氧反应生成SO₂、SO₂F₂、SOF₂、CF₄等GIS特征气体。这些产物会腐蚀金属表面进一步加速设备绝缘老化，最终可能导致绝缘设备的损坏甚至使整个供电系统瘫痪。因此，为确保绝缘设备稳定运行，通过准确检测GIS特征气体，判断局部放电的总体状况，能够尽早发现绝缘设备内部缺陷，避免GIS潜在故障的发生。

现有气体传感器多用于氮氧化物等的检测，如公开号CN205091287U公开的基于硫掺杂石墨烯的氮氧化物气体传感器，包括：微加热器平台衬底及硫掺杂石墨烯；所述微加热器平台衬底上设有测试电极及加热器；所述硫掺杂石墨烯至少覆盖所述测试电极。只限于对氮氧化物的检测，但是不适用于对SO2、H₂O等气体的检测。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供了一种用于GIS特征气体检测的石墨烯基传感器，羧基官能团的修饰使其吸附GIS特征气体的能力大大提升，进一步提升了传感器的灵敏度。

为实现上述目的，本实用新型通过以下方案实现：一种用于GIS特征气体检测的石墨烯基传感器， 包括电极、石墨烯层、绝缘层和基底，所述石墨烯层覆在印有电极的所述绝缘层表面，所述绝缘层覆在基底表面。

优选的，所述石墨烯层采用化学气相沉积法生长的氧化石墨烯，并利用氢氧化钠与一氯乙酸溶液将上述石墨烯表面的羟基与环氧基转化为羧基，用聚甲基丙烯酸甲酯作为支撑层湿法将所述单层石墨烯移动并覆盖在所述绝缘层表面。羧基官能团能有效吸附特征气体。

所述电极位于绝缘层的两端，并与石墨烯层接触形成回路。

优选的，所述石墨烯层为二维多孔结构，孔尺寸为2-8nm，比表面积为 300-450m ²/g。

优选的，所述绝缘层为二氧化硅绝缘层。

优选的，所述电极的材质为 Au、Ag、Pt、Ti、Cu、Cr、Fe、Co、Ni、Ge中的一种或其组合。

优选的，所述基底为硅基底、陶瓷基底或其他绝缘基底。

所述基底尺寸和形状与绝缘层尺寸和形状相同。

所述石墨烯层的羧基官能团用于吸附GIS特征气体。

本实用新型的有益效果为： 1、羧基官能团的修饰使其吸附GIS特征气体的能力大大提升，进一步提升了传感器的灵敏度；

2、气体分子被吸附后，石墨烯的电参数改变较大，根据微电流表示数变化判断待测气体种类，大大提升了判断的准确性；

3、石墨烯层为二维多孔结构，巨大的表面积使它对周围的环境非常敏感。即使是一个气体分子吸附或释放都可以检测到。