项目名称: 泡沫状石墨烯/半导体氧化物复合材料的制备及其气敏特性的研究

项目编号: No.61304242

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 高原

作者单位: 吉林大学

项目金额: 27万元

中文摘要: 本项目融合石墨烯的比表面积大、电子迁移率高的特点和半导体氧化物的气体识别能力强的优势,并结合多孔结构的良好通透性,构建泡沫状石墨烯/半导体氧化物复合敏感材料,以期实现对NO2的高灵敏、高选择、高可靠的快速检测,同时降低传感器的工作温度和功耗。以泡沫状石墨烯作为载体,负载半导体氧化物纳米颗粒;采用一步水热合成法和负载法两种制备策略合成复合敏感材料,优化制备条件,实现可控制备;研究复合材料的组成、孔道结构、组装形态与敏感特性的关系以及石墨烯和半导体氧化物的协同增感机制,为复合材料的设计确立指针;设计适合于四探针法测量的体结构器件,研究复合材料剪裁、导线与敏感体的欧姆连接以及均匀加热等关键技术;最终研制出检测下限可达到30ppb、适用于极微量NO2检测的高性能气体传感器。本项目的实施,不仅可以确立新型复合敏感材料的设计指针和制备策略,而且有望开发出具有潜在应用前景的新型环境气体传感器。

中文关键词: 石墨烯;半导体氧化物;复合材料;气体传感器;

英文摘要: In this project, we plan to synthesize the spongy graphene/metal oxide semiconductor composites and study their gas sensing applications. The spongy graphene has many advantages such as high electron mobility, large specific area and permeability owing to its porous structure. The metal oxide semiconductor nanoparticles are excellent materials for gas sensing with high identification ability. The spongy graphene/metal oxide semiconductor composites mentioned in this project will integrate the advantages of both graphene and metal oxide semiconductor nanoparticles. The composite materials will be used as the sensitive layer to build high performance gas sensors with high sensitivity, high selective, high reliability and fast response to NO2. The sensor devices are also expected to reduce the operating temperature and power consumption simultaneously. We will adopt two strategies (one-step hydrothermal method and loading method) to prepare the spongy composite sensitive materials, in which the spongy graphene act as carrier for loading metal oxide semiconductor nanoparticles. The optimal synthesis condition will be found out to realize the controlled preparation for the spongy composite materials. We will discuss the relationship between chemical composition, porous structure, morphology and sensing properties, an

英文关键词: graphene;metal oxide semiconductor;hybrids;gas sensors;

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