【CN109930133A】一种用于气敏传感的石墨烯氧化锆复合材料的制备方法【专利】

《还原氧化石墨烯及其复合材料的制备与气敏性能研究》篇一一、引言近年来，氧化石墨烯及其复合材料因其独特的物理和化学性质，在众多领域中得到了广泛的应用。

其中，还原氧化石墨烯（rGO）以其优异的导电性、大比表面积和高化学稳定性等特点，被广泛研究并应用于能源、电子、传感器等高科技领域。

本文将主要研究还原氧化石墨烯及其复合材料的制备方法，以及其在气敏性能方面的应用。

二、还原氧化石墨烯及其复合材料的制备1. 氧化石墨烯的制备氧化石墨烯的制备通常采用化学氧化法，以天然石墨为原料，通过强酸、强氧化剂等处理，使石墨片层上的碳原子形成羧基、羟基、环氧等含氧基团，从而得到氧化石墨。

随后，通过热剥离或化学剥离法得到氧化石墨烯。

2. 还原氧化石墨烯的制备还原氧化石墨烯的制备方法主要包括热还原法、化学还原法和电化学还原法等。

其中，化学还原法因其操作简便、成本低廉等优点被广泛应用。

通过选择合适的还原剂（如氢气、水合肼等），将氧化石墨烯中的含氧基团去除，从而得到还原氧化石墨烯。

3. 复合材料的制备为了进一步提高材料的性能，可以将还原氧化石墨烯与其他材料进行复合。

例如，与聚合物、金属氧化物等材料进行复合，形成具有特定功能的复合材料。

这些复合材料具有优异的物理和化学性质，在气敏性能方面表现出良好的应用前景。

三、气敏性能研究1. 还原氧化石墨烯的气敏性能由于还原氧化石墨烯具有优异的导电性和大比表面积，使其在气敏传感器方面具有潜在的应用价值。

当气体分子与还原氧化石墨烯接触时，会引起其电阻的变化，从而实现对气体的检测和识别。

此外，还原氧化石墨烯的表面化学性质使其对不同气体具有不同的响应特性，为气敏传感器的设计提供了丰富的可能性。

2. 复合材料的气敏性能通过与其他材料进行复合，可以进一步提高还原氧化石墨烯的气敏性能。

例如，将金属氧化物与还原氧化石墨烯进行复合，利用金属氧化物的高催化活性和高比表面积，提高复合材料对气体的吸附能力和响应速度。

《还原氧化石墨烯及其复合材料的制备与气敏性能研究》篇一一、引言近年来，氧化石墨烯和其复合材料因具有优异的电学、热学、机械及气敏性能等，被广泛应用于众多领域。

特别是其出色的气敏性能，使其在气体传感器方面展现出巨大的应用潜力。

本篇论文主要围绕还原氧化石墨烯及其复合材料的制备，以及其气敏性能进行研究，旨在通过对其性能的深入研究，为实际生产与应用提供理论依据。

二、材料制备1. 氧化石墨烯的制备氧化石墨烯的制备主要采用改进的Hummers法。

首先，对天然石墨进行预处理，然后与强氧化剂混合，经过一系列的化学反应后得到氧化石墨。

接着，通过超声剥离得到氧化石墨烯。

2. 还原氧化石墨烯及其复合材料的制备在氧化石墨烯的基础上，通过化学或热还原法得到还原氧化石墨烯。

同时，为了进一步提高其性能，我们可以将其与其它材料进行复合，如金属氧化物、聚合物等。

制备复合材料时，可以通过溶液混合、原位生长等方法实现。

三、气敏性能研究1. 检测原理还原氧化石墨烯及其复合材料的气敏性能主要基于其表面与气体分子的相互作用。

当特定气体接触材料表面时，由于气体分子的吸附和脱附，会导致材料电导率的变化，从而产生可测量的电信号。

2. 实验方法我们采用静态法和动态法对材料的气敏性能进行测试。

静态法主要通过测量材料在不同气体浓度下的电导率变化；动态法则是测量材料对气体响应的速度和稳定性。

同时，我们通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等手段对材料进行表征，以分析其结构和性能。

3. 结果分析实验结果显示，还原氧化石墨烯及其复合材料对多种气体均有良好的响应。

其中，某些复合材料在特定气体下的响应更为明显。

这主要归因于材料表面的化学性质和结构特点，以及气体分子与材料之间的相互作用。

此外，我们还发现材料的电导率、响应速度和稳定性等性能均受到制备方法和条件的影响。

四、性能优化与应用前景针对还原氧化石墨烯及其复合材料的气敏性能，我们提出以下优化策略：一是通过调整制备方法和条件，进一步优化材料的结构和性能；二是通过设计新的复合材料，利用不同材料之间的协同效应提高气敏性能；三是通过引入催化剂或敏感层等手段，提高材料对特定气体的响应。

一种石墨烯传感器及其制备方法和应用石墨烯传感器及其制备方法和应用随着现代科技的不断发展，传感器已经成为各个领域中不可或缺的重要组成部分。

而石墨烯作为一种新型的材料，在传感器领域中受到了越来越多人的关注。

下面，本文将探讨一种石墨烯传感器及其制备方法和应用。

一、石墨烯传感器制备方法石墨烯传感器的制备方法和其他石墨烯材料制备方法类似，有热化学气相沉积法、化学气相沉积法、机械剥离法等多种方法。

其中，机械剥离法是一种较为简单易行的方法。

具体操作步骤如下：1. 准备好金属基板。

可以选择铜或镍等材料。

2. 在基板表面均匀涂上粘合剂。

3. 在粘合剂表面铺上石墨烯原料，可以是天然石墨或氧化石墨等。

4. 将涂有粘合剂和石墨烯原料的基板放入气体炉中进行加热，约在1000℃的高温下，石墨烯原料开始分解，生成石墨烯。

5. 冷却基板后，可以在石墨烯表面覆盖一层二氧化硅、氧化铝等保护材料，防止其在空气中氧化。

二、石墨烯传感器的应用石墨烯传感器在各个领域中都有广泛的应用，比如：1. 生物传感：石墨烯可以通过调节电性、表面电化学等性质来检测人体内的生物分子，包括DNA、蛋白质等，可以应用于临床诊断、药物筛选等领域。

2. 环境监测：石墨烯传感器可以对环境中的污染物进行高效精准的监测，如二氧化硫、氮氧化物等。

3. 磁场传感：石墨烯传感器可以通过感应电流来检测磁场强度，可以应用于成像、导航等领域。

4. 光传感：石墨烯传感器的电性能够受到光照射而改变，可以应用于光电子器件领域。

总之，石墨烯传感器具有广泛的应用前景，是当前研究的热点之一。

通过不断探索和发展制备方法和应用场景，石墨烯传感器有望实现更高的灵敏度、更广泛的适用范围和更多的商业化应用可能。

《还原氧化石墨烯及其复合材料的制备与气敏性能研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，二维材料因其独特的物理和化学性质在众多领域中展现出巨大的应用潜力。

其中，氧化石墨烯（GO）和其还原产物——还原氧化石墨烯（rGO）因其高导电性、大比表面积和良好的生物相容性等特性，在传感器、能源存储、复合材料等领域得到了广泛的研究。

本文将重点探讨还原氧化石墨烯及其复合材料的制备方法，以及其在气敏性能方面的研究。

二、还原氧化石墨烯的制备2.1 原料与设备制备还原氧化石墨烯的主要原料为天然石墨、强酸等。

所需设备包括高温炉、超声波处理器、离心机等。

2.2 制备过程制备过程主要包括氧化石墨的制备和还原两步。

首先，通过改进的Hummers法将天然石墨氧化成氧化石墨。

然后，利用还原剂（如氢气、水合肼等）在高温下对氧化石墨进行还原，得到还原氧化石墨烯。

三、复合材料的制备3.1 复合材料的选择与制备为了进一步提高还原氧化石墨烯的性能，常将其与其他材料复合，如聚合物、金属氧化物等。

以聚合物为例，通过溶液混合、原位聚合等方法将聚合物与rGO复合，得到具有良好气敏性能的复合材料。

四、气敏性能研究4.1 测试方法通过气敏传感器测试技术，对所制备的还原氧化石墨烯及其复合材料的气敏性能进行测试。

测试气体包括但不限于氨气、甲烷、甲醛等。

4.2 结果与分析经过测试发现，还原氧化石墨烯及其复合材料具有良好的气敏性能。

其中，复合材料因具有更多的活性位点和良好的导电性，表现出更优异的气敏性能。

此外，不同材料之间的协同效应也能提高气敏性能。

同时，我们也发现还原程度、材料形貌等因素对气敏性能具有重要影响。

五、结论本文研究了还原氧化石墨烯及其复合材料的制备方法，并对其气敏性能进行了深入研究。

结果表明，所制备的材料具有良好的气敏性能，为进一步开发高性能气敏传感器提供了新的思路。

然而，仍需进一步研究材料的制备工艺、性能优化等方面的问题，以提高材料的实用性和稳定性。

石墨烯气敏材料的制备与性能研究石墨烯作为一种具有出色性能的二维材料，近年来引起了广泛的研究兴趣。

其中，石墨烯气敏材料的制备与性能研究成为了研究的热点之一。

本文将从石墨烯气敏材料的制备方法、性能调控及应用等方面展开讨论。

首先，石墨烯气敏材料的制备方法多种多样。

石墨烯的制备方法包括机械剥离法、化学气相沉积法、化学氧化还原法等。

其中，化学气相沉积法能够制备大面积、高质量的石墨烯，但其过程复杂，成本较高。

相比之下，机械剥离法简单易行，但只能获得少量的石墨烯。

因此，根据实际需求选择合适的制备方法十分关键。

其次，石墨烯气敏材料的性能调控也备受关注。

石墨烯的电学性质和气敏性能可通过控制其层数、形貌等参数来调控。

例如，通过引入掺杂原子可以调节石墨烯的电学性质，实现对不同气体的敏感性。

此外，利用化学修饰和表面功能化手段也能够改善石墨烯的气敏性能。

这些性能调控方法为石墨烯气敏材料的优化提供了有力的支持。

最后，石墨烯气敏材料在实际应用中具有广阔的前景。

石墨烯的高灵敏度、低功耗和快速响应等特点使其成为理想的气敏材料。

石墨烯气敏材料可应用于环境监测、卫生与健康、智能感知等领域。

例如，石墨烯气敏材料可以应用于空气质量监测领域，实时检测环境中的有害气体浓度，提醒人们注意空气质量，保障健康安全。

总之，石墨烯气敏材料的制备方法、性能调控和应用前景是当前的研究热点。

通过选择适合的制备方法、优化调控石墨烯的性能，并将其应用于实际场景中，石墨烯气敏材料的研究将会有更广阔的发展空间。

期待未来在石墨烯气敏材料研究所取得的新突破，为社会的进步和发展做出更大的贡献。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710101342.6(22)申请日 2017.02.24(71)申请人 华南理工大学地址 510640 广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人 刘允中　曾招余波　黄誉　郑启凡　陈涛　(74)专利代理机构 广州粤高专利商标代理有限公司 44102代理人 何淑珍(51)Int.Cl.C04B 35/48(2006.01)C04B 35/64(2006.01)(54)发明名称一种石墨烯-氧化锆复合材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种石墨烯-氧化锆复合材料及其制备方法。

该复合粉体以氧化锆造粒粉和氧化石墨烯为原料制备，氧化锆造粒粉占氧化锆造粒粉和氧化石墨烯总质量的99.5-99.99wt.%，氧化石墨烯占氧化锆造粒粉和氧化石墨烯总质量的0.01-0.5wt.%。

该制备方法包括步骤：（1）原料分散混合；（2）混合粉体的烧结。

本发明充分利用了氧化石墨烯在高温环境下被还原为石墨烯的特性，同时利用烧结环境的高压高真空氛围，在氧化锆基体中原位还原石墨烯，操作步骤简单，生产效率高，提高了氧化锆陶瓷的力学性能。

权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 106915961 A 2017.07.04C N 106915961A1.一种石墨烯-氧化锆复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）原料分散混合：将氧化锆造粒粉和氧化石墨烯混合均匀，得到氧化石墨烯分散均匀的混合粉体；（2）混合粉体的烧结：将得到的混合粉体置于石墨模具中，采用放电等离子烧结，使混合粉末烧结致密化，得到所述石墨烯-氧化锆复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯-氧化锆复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述氧化锆造粒粉的质量占氧化锆造粒粉和氧化石墨烯总质量的99.5-99.99wt.%。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯-氧化锆复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述氧化石墨烯的质量占氧化锆造粒粉和氧化石墨烯总质量的0.01-0.5wt.%。

《还原氧化石墨烯及其复合材料的制备与气敏性能研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，二维材料因其独特的物理和化学性质在众多领域中展现出巨大的应用潜力。

其中，氧化石墨烯（GO）和其还原产物——还原氧化石墨烯（rGO）因其卓越的导电性、热稳定性和机械性能，在传感器、能源存储和复合材料等领域中备受关注。

本文将重点研究还原氧化石墨烯及其复合材料的制备方法，并探讨其气敏性能的应用。

二、还原氧化石墨烯及其复合材料的制备1. 原料与设备本实验所需原料包括天然石墨、强酸、氧化剂等，设备包括超声波处理器、离心机、烘箱等。

2. 制备方法（1）氧化石墨烯的制备：采用改良的Hummers法，通过强酸、氧化剂对天然石墨进行氧化处理，制得氧化石墨烯。

（2）还原氧化石墨烯的制备：通过化学或热还原法将氧化石墨烯还原为还原氧化石墨烯（rGO）。

（3）复合材料的制备：将rGO与其它材料（如聚合物、金属氧化物等）进行复合，制得rGO复合材料。

三、气敏性能研究1. 实验原理气敏性能是指材料对气体分子的响应和识别能力。

通过检测rGO及其复合材料在不同气体环境下的电阻变化，可评估其气敏性能。

2. 实验步骤（1）将rGO及其复合材料制备成传感器件。

（2）在一定的温度和湿度条件下，对传感器件进行不同气体的暴露实验，记录电阻变化。

（3）分析数据，评估rGO及其复合材料的气敏性能。

四、结果与讨论1. 制备结果通过上述方法成功制备了还原氧化石墨烯及其复合材料，通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察其形貌，结果表明制备的rGO具有较好的层状结构和较高的纯度。

2. 气敏性能分析实验结果显示，rGO及其复合材料在不同气体环境下的电阻变化具有显著的差异。

在低浓度气体环境中，rGO对一些特定气体如NH3、NO2等具有较高的响应速度和灵敏度。

此外，rGO复合材料的气敏性能也得到了显著提升，这主要归因于复合材料中各组分之间的协同效应。

五、结论本文研究了还原氧化石墨烯及其复合材料的制备方法，并对其气敏性能进行了深入研究。