还原温度对氧化石墨官能团、结构及湿敏性能的影响

摘要

基于氧化石墨具有多种官能团,研究了还原温度对氧化石墨结构及湿敏性能的影响.在不同温度下,对改进Hummers法制备的高氧化程度氧化石墨薄膜进行了还原,制备了不同温度条件下还原的氧化石墨薄膜湿敏元件.采用FTIR、XRD和Raman对实验样品的官能团及结构变化属性进行表征分析.结果表明:石墨被氧化后,碳原子结构层上接入-OH、环氧基、C=O和COOH官能团,底面间距增大至0.908 4 nm;利用热还原法制备石墨烯的过程中,随着还原温度的升高,氧化石墨官能团逐渐热解,石墨化区域逐渐恢复但其相对尺寸减小,缺陷增多,氧化石墨的底面间距沿c轴方向由0.908 4 nm逐渐减小到0.450 1nm;且不同温度还原的氧化石墨薄膜的电阻从10.32 MΩ减小至41.1 Ω.在11.3％～93.6％相对湿度范围内,不同温度还原的氧化石墨薄膜湿敏元件的电阻随湿度升高而显著减小;氧化石墨还原程度越高,响应时间越长,脱附时间越短;150℃还原的氧化石墨薄膜湿敏元件具有最佳的湿敏性能.