一种气体传感器用石墨烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种气体传感器用石墨烯复合材料及其制备方法，其特征在于，包括由石墨烯负载金属氧化物形成的复合材料，其中金属氧化物为氧化镁、氧化铬和氧化锆的混合物，所述复合材料的组分按质量分数计，具体包括氧化镁9‑15份，氧化铬8‑15份，氧化锆7‑12份，石墨烯60‑75份。利用本发明专利技术所述石墨烯油墨材料制作的监测甲醛的气体传感器，可以在现场快速、准确测定空气中的微量甲醛而不受其它共存物的干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种气体传感器用石墨烯复合材料及其制备方法
本专利技术涉及传感
，具体而言，特别涉及一种气体传感器用石墨烯复合材料。
技术介绍
甲醛是一种无色易挥发的化工原料，作为胶粘剂原料、消毒剂、防腐剂和整理剂被广泛应用于压缩板、涂料、油漆、化妆品和包装材料等产品中。人们对空气中各种浓度的甲醛有不同的反映，当甲醛浓度在空气中达到0.06～0.07mg/m3时，儿童就会发生轻微气喘，达到0.1mg/m3时就有异味和不适感，达到0.5mg/m3时可刺激眼睛引起流泪，达到0.6mg/m3可引起咽喉不适或疼痛，达到1mg/m3时会引起大量流泪，达到10mg/m3时则感觉呼吸困难，达到30mg/m3时能使人窒息。长期接触低剂量甲醛(0.1mg/m3以下)可以引起慢性呼吸道疾病、女性妊娠综合症、新生儿体质降低和染色体异常等病变。甲醛已被国际癌症研究中心(IARC)确认为致癌物质，是室内空气中的主要污染物。动物实验表明甲醛可增加小鼠骨髓细胞微核率及精子畸形率、导致孕鼠流产率上升和产仔数下降、损伤小鼠脾脏和肺脏。有研究报道低浓度的甲醛即可诱发白血病，由于我们生活和工作的环境中甲醛无处不在，因此研究快速准确测定空气中微量甲醛的方法具有很强的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种气体传感器用石墨烯复合材料，用这种复合材料制作的监测甲醛的气体传感器，可以在现场快速、准确测定空气中的微量甲醛而不受其它共存物的干扰。本专利技术的技术方案：一种气体传感器用石墨烯复合材料，其特征在于，包括由石墨烯负载金属氧化物形成的复合材料，其中金属氧化物为氧化镁、氧化铬和氧化锆的混合物，所述复合材料的组分按质量分数计，具体包括氧化镁9-15份，氧化铬8-15份，氧化锆7-12份，石墨烯60-75份。优选的，所述复合材料的粒径不大于40nm。本专利技术的另一目的是提供如上所述的气体传感器用石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，(1)在连续搅拌下将石墨缓慢加入发烟硫酸中，升温至40～50℃并继续搅拌2～3小时后加入与石墨等重量的草酸，继续搅拌1～2小时后抽滤并将滤出物水洗至中性；(2)将步骤(1)所得的滤出物加入高锰酸钾浓硫酸溶液中，升温至55℃～60℃并继续搅拌2～3小时后加入过氧化氢水溶液，继续搅拌1～2小时后抽滤并将滤出物水洗至中性，得到氧化石墨烯；(3)将镁盐和锆盐溶于盐酸水溶液中形成溶液A，将铬盐溶于柠檬酸水溶液中形成溶液B，在连续搅拌下，将溶液A加入溶液B中，搅拌1～2小时后，升温至90-95℃后加入琼脂粉搅拌至完全溶解，冷却至室温形成凝胶，将此凝胶烘干后，在箱式电阻炉中以每分钟不超过3℃的速度升温至200-250℃，保持此温度4小时，继续以每分钟不超过3℃的速度升温至400-450℃，保持此温度3小时，自然冷却至室温得到由MgO、ZrO2和Cr2O3组成的复合金属氧化物；(4)在连续搅拌下，将此复合金属氧化物加入质量分数为15-20％的水合肼水溶液中，然后将步骤(2)制得的氧化石墨烯也加入其中，升温至45～50℃，恒温搅拌4-5小时，自然冷却并过滤后用去离子水洗涤，然后置于真空烘箱烘干，即得到石墨烯负载的由MgO、ZrO2和Cr2O3组成的复合粉体材料。有益效果：利用本专利技术所述石墨烯油墨材料制作的监测甲醛的气体传感器，可以在现场快速、准确测定空气中的微量甲醛而不受其它共存物的干扰。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合实施例来详细说明本专利技术。实施例在连续搅拌下将天然石墨缓慢加入发烟硫酸中，升温至42℃并搅拌2.5小时后缓慢加入与天然石墨等重量的草酸，继续保持温度搅拌1小时，抽滤并将滤出物水洗至中性；将滤饼加入质量分数为15％的高锰酸钾浓硫酸溶液中，升温至56℃并连续搅拌2小时，缓慢加入质量分数为25％的过氧化氢水溶液至无气泡为止，继续恒温搅拌1小时，抽滤并将滤出物水洗至中性，得到氧化石墨烯；将氯化镁、醋酸镁和醋酸锆溶于质量分数为18％的盐酸水溶液中形成溶液A，将六水高氯酸铬和硫酸铬溶于质量分数为23％柠檬酸水溶液中形成溶液B，在连续搅拌下，将溶液A缓慢加入溶液B中，搅拌2小时后，升温至93℃后加入琼脂粉搅拌至完全溶解，冷却至室温形成凝胶，将此凝胶烘干后，在箱式电阻炉中以每分钟不超过3℃的速度升温至220℃，保持此温度4小时，继续以每分钟不超过3℃的速度升温至420℃，保持此温度3小时，自然冷却至室温得到由MgO、ZrO2和Cr2O3组成的复合金属氧化物；在连续搅拌下，将此复合金属氧化物加入质量分数为16％的水合肼水溶液中，然后将前述的氧化石墨烯也加入其中，升温至45℃，恒温搅拌4.5小时，自然冷却并过滤后用去离子水洗涤3次，然后置于65℃的真空烘箱烘干，即得到石墨烯负载的由MgO、ZrO2和Cr2O3组成的复合粉体材料。分析：用透射电子显微镜测试此复合粉体材料，其最大粒径不超过40nm，平均粒径约为35nm；对其进行成分分析，测得各组分质量百分数分别为10.2％MgO、8.5％ZrO2、11.4％Cr2O3和69.9％C以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，对于本领域的技术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体传感器用石墨烯复合材料，其特征在于，包括由石墨烯负载金属氧化物形成的复合材料，其中金属氧化物为氧化镁、氧化铬和氧化锆的混合物，所述复合材料的组分按质量分数计，具体包括氧化镁9-15份，氧化铬8-15份，氧化锆7-12份，石墨烯60-75份。/n

【技术特征摘要】
1.一种气体传感器用石墨烯复合材料，其特征在于，包括由石墨烯负载金属氧化物形成的复合材料，其中金属氧化物为氧化镁、氧化铬和氧化锆的混合物，所述复合材料的组分按质量分数计，具体包括氧化镁9-15份，氧化铬8-15份，氧化锆7-12份，石墨烯60-75份。


2.根据权利要求1所述的气体传感器用石墨烯复合材料，其特征在于，所述复合材料的粒径不大于40nm。


3.如权利要求1～2任一项所述的气体传感器用石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
(1)在连续搅拌下将石墨缓慢加入发烟硫酸中，升温至40～50℃并继续搅拌2～3小时后加入与石墨等重量的草酸，继续搅拌1～2小时后抽滤并将滤出物水洗至中性；
(2)将步骤(1)所得的滤出物加入高锰酸钾浓硫酸溶液中，升温至55℃～60℃并继续搅拌2～3小时后加入过氧化氢水溶液，继续搅拌1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王富成，
申请(专利权)人：张家港康得新光电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32