TiO2與還原氧化石墨烯復合材料的氣敏性能研究.pdf

1、如今，政府和民眾越來越注重環(huán)境保護的需求。而且，對環(huán)境勘測息息相關的傳感器技術自身的持續(xù)發(fā)展，兩者都在推動著環(huán)境監(jiān)測這一領域有望率先成為物聯(lián)網(wǎng)垂直領域中投入使用的特色應用服務之一。其中，氣體傳感器是環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的“三大基石”之一，廣泛應用于工業(yè)和民用環(huán)境監(jiān)測中。尤其是民用領域的率先普及，今年來市場增長迅猛。根據(jù)Yole Developpement的調(diào)查推測，直到2021年，氣體傳感器市場市值將達到9.2億美元，而且在未來長達五年間的復合

2、增長率高達為7.3%，而在所有應用領域，環(huán)境監(jiān)測更是在能位列第三。在氣體傳感器領域，TiO2納米材料作為氣敏材料來說發(fā)展由來已久。形如TiO2納米管和納米球、TiO2空心球結構、TiO2單片層或者是摻雜Au顆粒的TiO2等均在氣體檢測方面表現(xiàn)出優(yōu)良的氣敏性能。但是TiO2納米材料作為傳統(tǒng)的氣敏材料，卻需要在高溫環(huán)境下（200℃-400℃）或者外加紫外光燈才能進行正常工作。
　　本研究采用溶膠-凝膠法制備出TiO2微球顆粒，利用一步

3、還原法將TiO2與氧化石墨烯復合，制備出還原氧化石墨烯修飾的TiO2（rGO-TiO2）復合材料。然后將rGO-TiO2復合材料作為氣敏材料制備成基底是叉指電極的電阻型傳感器。利用SEM、TEM、XPS、XRD以及PL譜分析等表征測試手段對復合材料進行微觀形貌及性質(zhì)的分析。發(fā)現(xiàn)利用這種方法所制備出的rGO-TiO2復合材料具有半包裹結構以及特殊的橋接結構。測試了該復合材料對氨氣、甲醛、甲醇、乙醇以及丙酮的氣敏響應，結果該復合材料對氨氣表

4、現(xiàn)出較高的氣敏現(xiàn)象。然后進一步研究了氣體傳感器的穩(wěn)定性、響應恢復時間、最佳工作溫度、濕度以及不同rGO含量對傳感器性能影響的特質(zhì)。最后探究了該復合材料對氨氣響應的氣敏機理，認為在具有橋接結構的rGO-TiO2復合材料中，這種橋接結構增大了復合材料的比表面積，從而增大了在氣體檢測過程中的敏感氣體的吸附。在對氨氣的氣敏響應中，水分子是必不可少的元素。氨氣在水分子環(huán)境中，在還原氧化石墨烯片層表面電離，失去的電子沿著石墨烯片層堆積在所連接的Ti