搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

还原温度对氧化石墨烯结构及室温下H2敏感性能的影响

陈浩 彭同江 刘波 孙红娟 雷德会

还原温度对氧化石墨烯结构及室温下H2敏感性能的影响

陈浩, 彭同江, 刘波, 孙红娟, 雷德会
PDF
导出引用
  • 以氧化石墨凝胶制备的氧化石墨烯(GO)溶胶为前驱体,在100-350 ℃温度下还原获得不同还原程度的还原氧化石墨烯(rGO)样品,并采用旋涂工艺制备还原氧化石墨烯气敏薄膜元件. 采用X射线衍射、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱和气敏测试等手段研究还原温度对样品结构、官能团和气敏性能的影响. 结果表明:经热还原处理的氧化石墨烯结构向较为有序的类石墨结构转变,还原温度为200 ℃时,样品处于GO向rGO转变的过渡阶段,还原温度达到250 ℃时,则表现出还原氧化石墨烯特性;无序程度随还原温度的升高先由0.85增大至1.59,随后减小至1.41,总体呈现增加趋势;氧化石墨烯表面含氧官能团随还原温度的升高逐渐热解失去,不同含氧官能团的失去温度范围不同;热还原氧化石墨烯具有优异的室温H2敏感性能,随着还原温度的升高,元件灵敏度逐渐减小,响应-恢复时间逐渐增大,最佳灵敏度为88.56%,响应时间为30 s.
      通信作者: 彭同江, tjpeng@swust.edu.cn;sunhongjuan@swust.edu.cn ; 孙红娟, tjpeng@swust.edu.cn;sunhongjuan@swust.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:U1630132,41272051)和西南科技大学研究生创新基金(批准号:15ycx074)资助的课题.
    [1]

    Wada K, Egashira M 2000 Sens. Actuators B 62 211

    [2]

    Park S J, Park J, Lee H Y, Moon S E, Park K H, Kim J, Maeng S, Udrea F, Milne W I, Kim G T 2010 J. Nanosci. Nanotechno. 10 3385

    [3]

    Moon S E, Lee H Y, Park J, Lee J W, Choi N J, Park S J, Kwak J H, Park K H, Kim J, Cho G H, Lee T H, Maeng S, Udrea F, Milne W I 2010 J. Nanosci. Nanotechno. 10 3189

    [4]

    Miyazaki H, Hyodo T, Shimizu Y, Egashira M 2005 Sens. Actuators B 108 467

    [5]

    Yu Z, Dang Z, Ke X Z, Cui Z 2016 Acta Phys. Sin. 65 248103 (in Chinese) [禹忠, 党忠, 柯熙政, 崔真 2016 物理学报 65 248103]

    [6]

    Schedin F, Geim A K, Morozov S V, Hill E W, Blake P, Katsnelson M I, Novoselov K S 2007 Nat. Mater. 6 652

    [7]

    Chung M G, Kim D H, Lee H M, Kim T, Choi J H, Seo D K, Yoo J B, Hong S H, Kang T J, Kim Y H 2012 Sens. Actuators B. 166-167 172

    [8]

    Yasaei P, Kumar B, Hantehzadeh R, Kayyalha M, Baskin A, Repnin N, Wang C, Klie R F, Chen Y P, Krl P, Salehi-Khojin A 2014 Nat. Commun. 5 4911

    [9]

    Venugopal G, Krishnamoorthy K, Mohan R, Kim S J 2012 Mater. Chem. Phys. 132 29

    [10]

    Guo L, Jiang H B, Shao R Q, Zhang Y L, Xie S Y, Wang J N, Li X B, Jiang F, Chen Q D, Zhang T, Sun H B 2012 Carbon. 50 1667

    [11]

    Peng Y, Li J H 2013 Front. Environ. Sci. Eng. 7 403

    [12]

    You R C, Yoon Y G, Choi K S, Kang J H, Shim Y S, Kim Y H, Chang H J, Lee J H, Park C R, Kim S Y, Jang H W 2015 Carbon. 91 178

    [13]

    Chu B H, Lo C F, Nicolosi J, Chang C Y, Chena V, Strupinskic W, Peartonb S J, Rena F 2011 Sens. Actuators B. 157 500

    [14]

    Pandey P A, Wilson N R, Covington J A 2013 Sens. Actuators B. 183 478

    [15]

    Anand K, Singh O, Singh M P, Kaur J, Singh R C 2014 Sens. Actuators B 195 409

    [16]

    Hou R N, Peng T J, Sun H J 2015 J. Funct. Mater. 46 16079 (in Chinese) [侯若男, 彭同江, 孙红娟 2015 功能材料 46 16079]

    [17]

    Lipatov A, Varezhnikov A, Wilson P, Sysoev V, Kolmakov A, Sinitskii A 2013 Nanoscale 5 5426

    [18]

    Lu G, Ocola L E, Chen J 2009 Nanotechnology 20 19351

    [19]

    Yang Y H, Sun H J, Peng T J, Huang Q 2011 Acta Phys.-Chim. Sin. 27 736 (in Chinese) [杨永辉, 孙红娟, 彭同江, 黄桥 2011 物理化学学报 27 736]

    [20]

    Ferrari A C, Robertson J 2000 Phys. Rev. B 61 14095

    [21]

    Wang J D, Peng T J, Sun H J 2014 Acta Phys.-Chim. Sin. 30 2077 (in Chinese) [汪建德, 彭同江, 孙红娟 2014 物理化学学报 30 2077]

    [22]

    Ferrari A C 2007 Solid State Commun. 143 47

    [23]

    Chen J G, Peng T J, Sun H J 2014 J. Inorg. Chem. 30 779 (in Chinese) [陈军刚, 彭同江, 孙红娟 2014 无机化学学报 30 779]

    [24]

    Bi H, Yin K, Xie X, Ji J, Wan S, Sun L T, Terrones M, Dresselhaus M 2013 Sci Rep. 3 2714

    [25]

    Rimeika R, Barkauskas J, Čiplys D 2011 Appl Phys Lett. 99 051915

    [26]

    Shang D, Lin L B, He J 2005 J. Sichuan University 42 523 (in Chinese) [尚东, 林理彬, 何捷 2005 四川大学学报(自然科学版) 42 523]

    [27]

    Hou R N, Peng T J, Sun H J 2014 J. Synthe. Cry. 43 2656 (in Chinese) [侯若男, 彭同江, 孙红娟 2014 人工晶体学报 43 2656]

    [28]

    Wang J, Kwak Y, Lee I Y, Maeng S, Kim G H 2012 Carbon 50 4061

    [29]

    Xu Z, Xue K 2010 Nanotechnology 21 19

    [30]

    Boukhvalov D W, Katsnelson M I 2008 J. Am. Chem. Soc. 130 10697

    [31]

    Zhang Y H, Chen Y B, Zhou K G, Liu C H, Zeng J, Zhang H L, Peng Y 2009 Nanotechnology 20 185504

  • [1]

    Wada K, Egashira M 2000 Sens. Actuators B 62 211

    [2]

    Park S J, Park J, Lee H Y, Moon S E, Park K H, Kim J, Maeng S, Udrea F, Milne W I, Kim G T 2010 J. Nanosci. Nanotechno. 10 3385

    [3]

    Moon S E, Lee H Y, Park J, Lee J W, Choi N J, Park S J, Kwak J H, Park K H, Kim J, Cho G H, Lee T H, Maeng S, Udrea F, Milne W I 2010 J. Nanosci. Nanotechno. 10 3189

    [4]

    Miyazaki H, Hyodo T, Shimizu Y, Egashira M 2005 Sens. Actuators B 108 467

    [5]

    Yu Z, Dang Z, Ke X Z, Cui Z 2016 Acta Phys. Sin. 65 248103 (in Chinese) [禹忠, 党忠, 柯熙政, 崔真 2016 物理学报 65 248103]

    [6]

    Schedin F, Geim A K, Morozov S V, Hill E W, Blake P, Katsnelson M I, Novoselov K S 2007 Nat. Mater. 6 652

    [7]

    Chung M G, Kim D H, Lee H M, Kim T, Choi J H, Seo D K, Yoo J B, Hong S H, Kang T J, Kim Y H 2012 Sens. Actuators B. 166-167 172

    [8]

    Yasaei P, Kumar B, Hantehzadeh R, Kayyalha M, Baskin A, Repnin N, Wang C, Klie R F, Chen Y P, Krl P, Salehi-Khojin A 2014 Nat. Commun. 5 4911

    [9]

    Venugopal G, Krishnamoorthy K, Mohan R, Kim S J 2012 Mater. Chem. Phys. 132 29

    [10]

    Guo L, Jiang H B, Shao R Q, Zhang Y L, Xie S Y, Wang J N, Li X B, Jiang F, Chen Q D, Zhang T, Sun H B 2012 Carbon. 50 1667

    [11]

    Peng Y, Li J H 2013 Front. Environ. Sci. Eng. 7 403

    [12]

    You R C, Yoon Y G, Choi K S, Kang J H, Shim Y S, Kim Y H, Chang H J, Lee J H, Park C R, Kim S Y, Jang H W 2015 Carbon. 91 178

    [13]

    Chu B H, Lo C F, Nicolosi J, Chang C Y, Chena V, Strupinskic W, Peartonb S J, Rena F 2011 Sens. Actuators B. 157 500

    [14]

    Pandey P A, Wilson N R, Covington J A 2013 Sens. Actuators B. 183 478

    [15]

    Anand K, Singh O, Singh M P, Kaur J, Singh R C 2014 Sens. Actuators B 195 409

    [16]

    Hou R N, Peng T J, Sun H J 2015 J. Funct. Mater. 46 16079 (in Chinese) [侯若男, 彭同江, 孙红娟 2015 功能材料 46 16079]

    [17]

    Lipatov A, Varezhnikov A, Wilson P, Sysoev V, Kolmakov A, Sinitskii A 2013 Nanoscale 5 5426

    [18]

    Lu G, Ocola L E, Chen J 2009 Nanotechnology 20 19351

    [19]

    Yang Y H, Sun H J, Peng T J, Huang Q 2011 Acta Phys.-Chim. Sin. 27 736 (in Chinese) [杨永辉, 孙红娟, 彭同江, 黄桥 2011 物理化学学报 27 736]

    [20]

    Ferrari A C, Robertson J 2000 Phys. Rev. B 61 14095

    [21]

    Wang J D, Peng T J, Sun H J 2014 Acta Phys.-Chim. Sin. 30 2077 (in Chinese) [汪建德, 彭同江, 孙红娟 2014 物理化学学报 30 2077]

    [22]

    Ferrari A C 2007 Solid State Commun. 143 47

    [23]

    Chen J G, Peng T J, Sun H J 2014 J. Inorg. Chem. 30 779 (in Chinese) [陈军刚, 彭同江, 孙红娟 2014 无机化学学报 30 779]

    [24]

    Bi H, Yin K, Xie X, Ji J, Wan S, Sun L T, Terrones M, Dresselhaus M 2013 Sci Rep. 3 2714

    [25]

    Rimeika R, Barkauskas J, Čiplys D 2011 Appl Phys Lett. 99 051915

    [26]

    Shang D, Lin L B, He J 2005 J. Sichuan University 42 523 (in Chinese) [尚东, 林理彬, 何捷 2005 四川大学学报(自然科学版) 42 523]

    [27]

    Hou R N, Peng T J, Sun H J 2014 J. Synthe. Cry. 43 2656 (in Chinese) [侯若男, 彭同江, 孙红娟 2014 人工晶体学报 43 2656]

    [28]

    Wang J, Kwak Y, Lee I Y, Maeng S, Kim G H 2012 Carbon 50 4061

    [29]

    Xu Z, Xue K 2010 Nanotechnology 21 19

    [30]

    Boukhvalov D W, Katsnelson M I 2008 J. Am. Chem. Soc. 130 10697

    [31]

    Zhang Y H, Chen Y B, Zhou K G, Liu C H, Zeng J, Zhang H L, Peng Y 2009 Nanotechnology 20 185504

  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  2723
  • PDF下载量:  603
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-10
  • 修回日期:  2016-12-12
  • 刊出日期:  2017-04-05

还原温度对氧化石墨烯结构及室温下H2敏感性能的影响

    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:U1630132,41272051)和西南科技大学研究生创新基金(批准号:15ycx074)资助的课题.

摘要: 以氧化石墨凝胶制备的氧化石墨烯(GO)溶胶为前驱体,在100-350 ℃温度下还原获得不同还原程度的还原氧化石墨烯(rGO)样品,并采用旋涂工艺制备还原氧化石墨烯气敏薄膜元件. 采用X射线衍射、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱和气敏测试等手段研究还原温度对样品结构、官能团和气敏性能的影响. 结果表明:经热还原处理的氧化石墨烯结构向较为有序的类石墨结构转变,还原温度为200 ℃时,样品处于GO向rGO转变的过渡阶段,还原温度达到250 ℃时,则表现出还原氧化石墨烯特性;无序程度随还原温度的升高先由0.85增大至1.59,随后减小至1.41,总体呈现增加趋势;氧化石墨烯表面含氧官能团随还原温度的升高逐渐热解失去,不同含氧官能团的失去温度范围不同;热还原氧化石墨烯具有优异的室温H2敏感性能,随着还原温度的升高,元件灵敏度逐渐减小,响应-恢复时间逐渐增大,最佳灵敏度为88.56%,响应时间为30 s.

English Abstract

参考文献 (31)

目录

    /

    返回文章
    返回