一步法制备氧化锡/氧化石墨烯复合材料及气敏性能研究

摘要

以氧化锡(SnO2)为代表的氧化物半导体电阻式气体传感器具有灵敏度高、响应快、成本低等优势,是一类实用化程度高、应用广泛的气体传感器,但其工作温度高(200～600°C)和选择性差等缺点阻碍了进一步的发展和应用.可溶液处理的胶体纳米材料具有高比表面积、物化特性灵活可调,以及优良的室温成膜等特性,是适于研制高灵敏、低功耗半导体气体传感器的理想材料.与单一材料相比,复合气敏材料可望能发挥各组分的特性及二者的协同效应,进一步提高气敏性能.本文利用氧化石墨烯具有超大的比表面积、稳定的机械结构、较高的电子迁移率等特点,采用简单的水热法一步合成了SnO2@氧化石墨烯(GO)复合纳米材料,通过室温下旋涂成膜工艺,在预制有叉指银电极的氧化铝陶瓷片上制备出SnO2@GO薄膜,并利用Cu(NO3)2溶液对其进行表面处理,获得的SnO2@GO半导体气体传感器对低浓度H2S气体具有较优的气敏性能,室温下对50ppm H2S的响应(电阻比Ra/Rg)为11,响应和恢复时间分别为6s和4s,检测下限低至290ppb.与SnO2半导体气体传感器相比性能有较大的提升,表明溶液法制备的纳米低维复合材料在高灵敏、低功耗半导体气体传感器方面有良好的发展前景.