編號(hào)：CPJS06582
篇名：不同氧化程度氧化石墨烯氨氣敏感性能及機(jī)理
作者：楊建召 孫紅娟 彭同江 雷德會(huì) 岳煥娟
關(guān)鍵詞： 氧化石墨烯 氧化程度 含氧官能團(tuán) 氨敏性能 功能材料
機(jī)構(gòu)： 西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院 西南科技大學(xué)固體廢物處理與資源化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西南科技大學(xué)礦物材料及應(yīng)用研究所
摘要： 基于改進(jìn)的Hummers法,通過(guò)改變氧化劑KMnO4用量制備了各種含氧官能團(tuán)含量差異明顯的氧化石墨烯(GOs)水相分散液,采用旋涂法制備了厚度均一的GOs氣敏元件。利用XRD、FTIR、XPS對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)種類(lèi)及含量進(jìn)行了分析;利用氣敏測(cè)試系統(tǒng)對(duì)GOs氣敏元件的NH3敏感性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明:GOs含有羥基(—OH)、環(huán)氧基〔—CH(O)CH—〕等含氧官能團(tuán),隨KMnO4用量的增加,GOs中羥基(—OH)的相對(duì)含量(XPS測(cè)得)先增加后減少,當(dāng)m(KMnO4)∶m(石墨)=3∶1時(shí),—OH的相對(duì)含量最高。不同氧化程度的GOs氣敏元件對(duì)NH3靈敏度與其—OH的相對(duì)含量呈正相關(guān)性,GOs中—OH相對(duì)含量為43.75%時(shí),氣敏元件對(duì)體積分?jǐn)?shù)為0.008%的NH3最大靈敏度達(dá)到78%,且有較好的穩(wěn)定性和重復(fù)性,重復(fù)性誤差為3.1%。GOs對(duì)NH3分子的響應(yīng)存在兩種機(jī)制:NH3分子進(jìn)入GOs片層間水分子層后水解形成NH4+的離子電導(dǎo),和GOs結(jié)構(gòu)層上含氧官能團(tuán)對(duì)NH3分子吸附后形成氫鍵的電荷轉(zhuǎn)移。
