admin 百科大全 2022-12-20 13:35:29

东华大学材料科学与工程学院--一锅法合成氧化锡还原氧化石墨烯复合涂层织物用于快速响应恢复速率的穿戴式氨传感器

以聚酰亚胺(PI)织物为柔性衬底，通过静电逐层自组装和原位水热法制备了氧化锡(SnO₂)/还原氧化石墨烯(rGO)复合涂层织物(PI-SnO₂/rGO)。采用FTIR、Raman、XPS和SEM对PI-SnO₂/rGO的形貌和微观结构进行了表征，并对其在室温下的氨(NH₃)传感性能进行了测试。结果表明:复合涂层中SnO₂纳米颗粒的平均尺寸约为3 nm, SnO₂与rGO之间存在较强的界面相互作用。因此，PI-SnO₂/rGO对NH₃表现出n型敏感，在50- 400ppm范围内具有良好的线性响应(R² =0.995)，高灵敏度(100ppm NH₃为5.16%)，快速响应/回收率(94 s/57 s)和优异的选择性。此外，该传感器具有良好的机械鲁棒性。2000次拉伸后，灵敏度仅下降3%。

图1. PI-SnO₂/rGO的制作流程。

图2. PI-SnO₂/rGO和PI-Sn⁴⁺/GO样品的(a)FT-IR光谱，(b)拉曼光谱，(c) XPS全光谱，(d) C1s光谱，(e) O 1s光谱和(f) Sn3d光谱。

图3. (a)原始PI， (b)碱处理后Pl和(c) PI-SnO₂/rGO的SEM图像，SnO₂/rGO复合涂层的(d) TEM图像，(e) HRTEM图像和(f) SAED图像。

图4. (a) PI-SnO₂/rGO在室温下对100ppm氨的响应-恢复曲线，(b)随氨浓度的响应(插图为50- 400ppm浓度范围内的线性拟合曲线)，(c)不同氨浓度下PI-SnO₂/rGO的响应时间和恢复时间，(d) PI-SnO₂/rGO的选择性。

图5. (a) PI-SnO₂/rGO的循环稳定性，(b) 36天的传感器稳定性试验，(c)拉伸试验光学图像，(d) 2000次拉伸(10%应变)传感器稳定性，(e) 2000次拉伸后PI-SnO₂/rGO的SEM图像，(f) PI-SnO₂/rGO室温下氨传感机理方案。

相关研究成果由东华大学材料科学与工程学院、纤维材料改性国家重点实验室Fuyou Ke等人于2022年发表在Journal of Alloys and Compounds (/10.1016/j.jallcom.2022.167585)上。原文：One-pot synthesis of tin oxide/reduced graphene oxide composite coated fabric for wearable ammonia sensor with fast response/recovery rate。