不同氧化程度氧化石墨烯氨气敏感性能及机理

编号：CPJS06582

篇名：不同氧化程度氧化石墨烯氨气敏感性能及机理

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

机构： 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

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。