不同氧化程度氧化石墨烯氨气敏感性能及机理

论文摘要

基于改进的Hummers法,通过改变氧化剂KMnO4用量制备了各种含氧官能团含量差异明显的氧化石墨烯（GOs）水相分散液,采用旋涂法制备了厚度均一的GOs气敏元件。利用XRD、FTIR、XPS对样品的结构、官能团种类及含量进行了分析;利用气敏测试系统对GOs气敏元件的NH3敏感性能进行了测试。结果表明:GOs含有羟基（—OH）、环氧基〔—CH（O）CH—〕等含氧官能团,随KMnO4用量的增加,GOs中羟基（—OH）的相对含量（XPS测得）先增加后减少,当m（KMnO4）∶m（石墨）=3∶1时,—OH的相对含量最高。不同氧化程度的GOs气敏元件对NH3灵敏度与其—OH的相对含量呈正相关性,GOs中—OH相对含量为43.75%时,气敏元件对体积分数为0.008%的NH3最大灵敏度达到78%,且有较好的稳定性和重复性,重复性误差为3.1%。GOs对NH3分子的响应存在两种机制:NH3分子进入GOs片层间水分子层后水解形成NH4+的离子电导,和GOs结构层上含氧官能团对NH3分子吸附后形成氢键的电荷转移。

论文目录

• 1 实验部分
•   1.1 试剂与仪器
•   1.2 方法
•     1.2.1 敏感材料前驱体制备
•     1.2.2 敏感元件制备
•   1.3 结构表征与性能测试
•     1.3.1 XRD测试
•     1.3.2 FTIR测试
•     1.3.3 XPS测试
•   1.4 元件气敏性能测试方法
•     1.4.1 静态灵敏度测试
•     1.4.2 动态响应恢复测试
•     1.4.3 重复性和稳定性测试
•     1.4.4 选择性测试
• 2 结果与讨论
•   2.1 GOs的结构及含氧官能团变化
•     2.1.1 GOs的结构分析
•     2.1.2 GOs的含氧官能团变化
•   2.2 GOs的气敏性能
•     2.2.1 静态电阻及灵敏度变化
•     2.2.2 动态响应恢复特性
•     2.2.3 重复性和稳定性
•     2.2.4 选择性
•   2.3 GOs的NH3敏感机理
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 杨建召,孙红娟,彭同江,雷德会,岳焕娟

关键词: 氧化石墨烯,氧化程度,含氧官能团,氨敏性能,功能材料

来源: 精细化工 2019年03期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 材料科学

单位: 西南科技大学环境与资源学院,西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室,西南科技大学矿物材料及应用研究所

基金: 国家自然科学基金资助项目(U1630132,41772036),四川省科技厅项目(2017GZ0114,2016GZ0428),西南科技大学研究生创新基金(18ycx040)~~

分类号: TB34

DOI: 10.13550/j.jxhg.20180573

页码: 380-386+436

总页数: 8

文件大小: 1434K

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