改性氧化石墨烯的制备与气敏特性的研究.pdf

《改性氧化石墨烯的制备与气敏特性的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10286分类号：TN389密级：公开UDC：621.3学号：151278改性氧化石墨烯的制备与气敏特性的研究研究生姓名：杨远敏导师姓名：于虹教授万能副研究员申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称电子科学与技术论文答辩日期2018年06月08日二级学科名称微电子学与固体电子学学位授予日期20年月日答辩委员会主席秦明教授评阅人雷双瑛副教授芮云军副教授2018年06月08日硕士学位论文改性氧化石墨烯的制备与气敏特性的研究专业名称：微电子学与固体电子学研究生姓名：杨远敏导师姓名

2、：于虹教授万能副研究员本论文获国家973计划项目（2015CB352106）和国家自然科学基金项目（11674053）资助。THEPREPARATIONOFMODIFIEDGRAPHENEOXIDEANDGASSENSITIVITYSTUDYAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYYANGYuan-minSupervisedbyProf.YUHongandAssociatePr

3、ofessorWANNengSchoolofElectronicScienceandEngineeringSoutheastUniversityMay2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究

4、生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要作为一种新型的二维晶体材料，石墨烯有着独特的结构和优异的性质，如

5、超高的比表面积、优异的导电性以及高表面吸附能力等。当用于气体分子检测时，石墨烯具有优良的电学特性、更低的检测极限和更高的灵敏度等优点，在气敏传感器方面有着广阔的应用前景。此外，将其他功能型气敏材料与石墨烯复合可进一步提高石墨烯基气体传感器的性能。氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，具有良好的半导体性能和丰富的含氧官能团。与石墨烯相比，氧化石墨烯基传感器的化学活性高，吸附位点丰富，更有利于气体分子的吸附。本文将金属氧化物纳米材料与还原氧化石墨烯（rGO）复合，基于微叉指电极制备了电阻型复合膜传感器，系统研

6、究了传感器的气敏特性，建立了气敏机理模型。研究的主要内容和结果如下：1.分别采用Hummers法和水热反应法制备出氧化石墨烯和氧化锌/还原氧化石墨烯（ZnO/rGO）复合材料，利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱等对其形貌和结构进行了表征分析。2.制备了基于电阻式ZnO/rGO复合膜传感器件，研究了室温下器件对乙醇的气敏特性，并优化了ZnO/rGO复合材料溶液的滴涂量。当悬浮液浓度为5g/L，滴加10μL溶液时，制备出的复合膜传感元件具有最优的性能。在25ppm、50ppm和

7、75ppm浓度下其响应度分别为10%、26%和49%，同时有最短的响应时间和恢复时间。当乙醇蒸气浓度较高（如100ppm）时，很难恢复到初始状态，材料变得不太稳定，可逆性和恢复性能变差。3.采用微波加热处理ZnO/rGO复合膜传感元件，研究了室温下器件对乙醇的气敏特性。经过低火或者中火温度档位加热以后，有利于气敏特性的提高。与未微波加热处理的复合膜器件相比，加热处理的复合膜器件对不同浓度下的乙醇蒸气均具有良好的响应-恢复特性，可探测乙醇蒸气的下限浓度更低，灵敏度更高，恢复性和重复性更好，但响应/

8、恢复时间要较长一点。其中中火加热的样品响应度最高，10ppm、25ppm、50ppm和75ppm浓度下对应的响应度分别为21%、34%、44%和53%。进一步研究了不同微波加热时间处理的ZnO/rGO复合膜器件对乙醇蒸气的响应-恢复特性，气敏元件的响应度会随着微波加热时间的升高先增大后减小，当加热时间为4分钟时，其响应度最高，在20ppm、40ppm和60ppm浓度下的响应度分别可达20%、34.6%和46%。当加热时间较长时，样品的响应度会下降。4.采用微波加热处理ZnO/rGO复合膜传感元件