【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气敏材料领域，尤其涉及一种柔性室温丙酮气体传感器及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着科技的发展，各种柔性可穿戴传感器得到了巨大的发展和应用，目前已经有应用在呼吸气体分析领域的各种柔性可穿戴设计。丙酮被认为是糖尿病的生物标志物，因此，丙酮传感器在呼吸气体分析领域具有应用的前景。然而，在正常人的呼吸气体中，其浓度处于0.39～0.85ppm范围内，糖尿病患者的呼吸丙酮浓度在2～20ppm，气体中丙酮的浓度均较低，这就对丙酮传感器的灵敏性具有更高的要求；并且，由于丙酮传感器作为柔性可穿戴传感器，需要在室温下能够使用；此外，为了满足更长时间的使用要求，需要丙酮传感器具有较宽的工作时间范围。因此，开发设计一种在室温下能快速响应且能提供宽工作范围的柔性丙酮传感器具有重要意义。
2、目前，使用最普遍的气体传感器为半导体气体传感器，其种类众多，金属氧化物半导体(mos)气体传感器占据了重要的一部分。比如中国专利cn 201910546257.x公开了一种用于丙酮气体传感器的气体敏感材料的制备方法，制备了一种具有特定形貌的氧化铟敏感材料，以其制备的气体传感器在对100ppm丙酮的响应时间别为1s，虽然具有较快的响应时间，但是此传感器针对的丙酮的浓度较高，不适于低丙酮浓度(2～20ppm)的检测；并且，该传感器需要在200℃的高温下才具有上述响应时间，不满足柔性可穿戴传感器室温下使用的要求。再如中国专利cn 202010581667.0公开了一种可见光激发的丙酮气体传感器及其制备方法，并具体公开了一种核壳结构的au@s
3、因此，提供一种在室温条件下对低浓度丙酮有快响应速度，且能提供宽工作范围的丙酮气体传感器成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种柔性室温丙酮气体传感器及其制备方法和应用。本专利技术提供的柔性室温丙酮气体传感器在室温条件下对低浓度丙酮有快响应速度，且能提供宽工作范围。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种柔性室温丙酮气体传感器，包括自下而上依次设置的柔性衬底、导电层和气敏层，所述气敏层为还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料。
4、优选地，所述柔性衬底的材质包括聚对苯二甲酸酯、聚酰亚胺、柔性橡胶或聚二甲基硅氧烷。
5、优选地，所述导电层为叉指电极，所述叉指电极的材质包括银、金或金铜复合材料。
6、优选地，所述叉指电极的长为5～20mm，宽为5～10mm，对数为10～20对；叉指电极的指宽为50～100μm；叉指电极的间隙宽度为50～100μm。
7、优选地，所述气敏层的厚度为80～100μm。
8、优选地，所述气敏层通过喷涂还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料浆料后，经加热固化得到；所述还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料浆料的制备方法包括：将二氧化钛、氧化石墨烯和水混合后，进行水热反应，得到还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料浆料。
9、优选地，所述二氧化钛和氧化石墨烯的质量之比为(1～30):(70～99)。
10、优选地，所述水热反应的温度为140～180℃；水热反应的时间为6～8h。
11、本专利技术还提供了上述技术方案所述柔性室温丙酮气体传感器的制备方法，包括以下步骤：
12、(1)将二氧化钛、氧化石墨烯和水混合后，进行水热反应，得到还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料浆料；
13、(2)在柔性衬底上印刷导电层，将所述步骤(1)得到的还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料浆料喷涂到导电层上，经加热固化，得到柔性室温丙酮气体传感器。
14、本专利技术还提供了上述技术方案所述的柔性室温丙酮气体传感器或者上述技术方案所述制备方法制备得到的柔性室温丙酮气体传感器在气体检测中的应用。
15、本专利技术提供了一种柔性室温丙酮气体传感器，包括自下而上依次设置的柔性衬底、导电层和气敏层，所述气敏层为还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料。本专利技术采用还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料作为气敏层，其中，二氧化钛是一种基于mos的纳米材料，其对丙酮气体高度敏感，具有很大的氧吸附能力；还原氧化石墨烯具有巨大的表面积，使其对周围的环境非常敏感，即使是一个气体分子吸附或释放都可以被其检测到。因此，本专利技术以还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料作为气敏层，能够显著提高传感器对丙酮气体的敏感性，使柔性室温丙酮气体传感器在室温条件下对低浓度丙酮有快响应速度。并且，由于还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料中，二氧化钛均匀分布且生长于还原氧化石墨烯的片层褶皱处，结构稳定，能够使丙酮气体传感器具有较高的稳定性，提高较宽的工作时间范围。实施例结果显示，采用本专利技术提供的柔性室温丙酮气体传感器对低浓度丙酮气体(2ppm)响应时间≤14s，响应速度快，且具备长期稳定性(15天)。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种柔性室温丙酮气体传感器，包括自下而上依次设置的柔性衬底、导电层和气敏层，所述气敏层为还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料。
2.根据权利要求1所述的柔性室温丙酮气体传感器，其特征在于，所述柔性衬底的材质包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、柔性橡胶或聚二甲基硅氧烷。
3.根据权利要求1所述的柔性室温丙酮气体传感器，其特征在于，所述导电层为叉指电极，所述叉指电极的材质包括银、金或金铜复合材料。
4.根据权利要求3所述的柔性室温丙酮气体传感器，其特征在于，所述叉指电极的长为5～20mm，宽为5～10mm，对数为10～20对；叉指电极的指宽为50～100μm；叉指电极的间隙宽度为50～100μm。
5.根据权利要求1所述的柔性室温丙酮气体传感器，其特征在于，所述气敏层的厚度为80～100μm。
6.根据权利要求1或5所述的柔性室温丙酮气体传感器，其特征在于，所述气敏层通过喷涂还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料浆料后，经加热固化得到；所述还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料浆料的制备方法包括：将二氧化钛、氧化石墨烯和水混合后，进行水
7.根据权利要求6所述的柔性室温丙酮气体传感器，其特征在于，所述二氧化钛和氧化石墨烯的质量之比为(1～30):(70～99)。
8.根据权利要求6所述的柔性室温丙酮气体传感器，其特征在于，所述水热反应的温度为140～180℃；水热反应的时间为6～8h。
9.权利要求1～8任意一项所述柔性室温丙酮气体传感器的制备方法，包括以下步骤：
10.权利要求1～8任意一项所述柔性室温丙酮气体传感器或者权利要求9所述制备方法制备得到的柔性室温丙酮气体传感器在气体检测中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性室温丙酮气体传感器，包括自下而上依次设置的柔性衬底、导电层和气敏层，所述气敏层为还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料。
2.根据权利要求1所述的柔性室温丙酮气体传感器，其特征在于，所述柔性衬底的材质包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、柔性橡胶或聚二甲基硅氧烷。
3.根据权利要求1所述的柔性室温丙酮气体传感器，其特征在于，所述导电层为叉指电极，所述叉指电极的材质包括银、金或金铜复合材料。
4.根据权利要求3所述的柔性室温丙酮气体传感器，其特征在于，所述叉指电极的长为5～20mm，宽为5～10mm，对数为10～20对；叉指电极的指宽为50～100μm；叉指电极的间隙宽度为50～100μm。
5.根据权利要求1所述的柔性室温丙酮气体传感器，其特征在于，所述气敏层的厚度为80～100μm。
6.根据权利要求1或...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。