氧化石墨烯钒钛酸复合材料的制备及湿敏性能研究

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1、氧化石墨烯/钒钛酸复合材料的制备及湿敏性能研宄李莉宋丽园郭亚楠东北石油大学化学化工学院摘要：通过Hummers法制备氧化石墨后进行超声分散，得到分散均匀的氧化石墨烯（GO）分散液，物理复合滴涂制备氧化石墨烯/钒钦酸薄膜并对其感湿性能进行了研宄，并通过交流与直流方法对其感湿机理进行了深入探宄。结果表明：氧化石墨烯/钒钦酸复合膜的湿敏性能优于氧化石墨烯和钒钦酸单层膜，该湿敏薄膜的湿滞为8.3%RH，灵敏度变化2个数量级，响应吋间为8s,还原时间为10s,曲线线性度良好。材料在低湿阶段主要表现为电子导电，屮高湿阶段为电子导电和离子导电同时存在，高湿阶段主要表现为离子导电。关键词：氧化石墨烯;湿

2、敏性能;复阻抗;伏安特性;作者简介：李莉（1972-）,女，黑龙江省大庆市人，副教授，博士，研究方向:功能材料的研宄。作者简介：宋丽园（1989-）,女，硕士研宄生，功能材料的制备与性能研宄。E-mail:13946999286@163.com。收稿日期：2017-04-18PreparationandHumiditySensitivePropertiesofGrapheneOxide/VanadiumTitaniumAcidThinFilmLILiSONGLi-yuanGUOYa-nanCollegeofChemistrvandChemicalEngineering,Northeast

3、PetroleumUniversity;Abstract：GraphiteoxidewaspreparedfromflakegraphitebyHummersmethod.Grapheneoxide(GO)waspreparedaftersuper-sonicoscillationofgraphiteoxide.Grapheneoxide/vanadiumtitaniumacidthinfilmwaspreparedbyphysicaldropcoatingmethod,anditshumiditysensingpropertieswasstudied.Thehumiditysensin

4、gmechanismoftheGO/VTithinfilmsensorwasanalyzedbyACandDCmethods.ExperimentalresultsshowedthatthehumiditysensingpropertiesofGO/VTithinfilmwasbetterthanthatofsinglelayerGOthinfilmorsinglelayerVTithinfilm;Thehysteresisofthehumiditysensitivethinfilmwas8.3%RH;Thesensitivitywastwoordersofmagnitude,there

5、sponsetimewas8sandrecoverytimewas10s;Thelinearitywasideal.Thesensormainlymanifestedaselectronicconductioninlowhumiditystage,electronicconductionandionicconductionbothexistedinmediumhighhumiditystage.Inhighhumiditystage,itmanifestedasionicconduction.Keyword：Grapheneoxide;Humiditysensingproperties;

6、Compleximpedance;Voltage-currrentcharateristics;Received：2017-04-18石墨经过氧化处理得到的氧化石墨烯（GO）基本保持了碳原子所构成的六元单层结构，具有石墨烯的优良性能，片层屮插入Y羧棊、羟基、环氧棊等大量的含氧官能团。可以看做碳原子层中间及边缘连接有含氧官能团的功能化石墨烯UL大量官能团的存在使G0具有良好的亲水性，适合作为湿度传感器的湿敏材料，近年来对氧化石墨烯湿敏性能的研宄越来越多。万臣m等人研宄了不同氧化程度下的氧化石墨烯湿敏性能，发现随着氧化程度的增高其湿敏性能越来越好，氧化石墨烯薄膜元件室温下的响应时间约3S，灵

7、敏度达99%，陈军刚等人U1制备了不同温度下还原的氧化石墨烯薄膜元件并进行了一系列湿敏性能测试，研宄表明还原程度越高，元件响应时间变长，脱附时间变短，确定了150°C下还原的氧化石墨烯湿敏元件湿敏性能最好。其小组最近还探究了氧化石墨烯薄膜厚度对元件湿敏性能的影响UL实验证明随着氧化石墨烯薄膜变薄，响应时间、恢复时间均逐渐缩短，湿敏元件电阻随湿度变大显著变小，变化可达到三个数量级，最高灵敏度可达96.06%。由于G0具有很好的水分散性