[01290895]酞菁功能化石墨烯复合材料气体传感器研究

随着科技和纳米技术的高速发展，以及对环境中有毒、有害气体污染控制要求的不断提高，开发高灵敏识别层和减小传感器尺寸是近年来国际上在气体传感器领域竞争最为激烈的研究方向，同时气体传感器作为有毒、有害气体检测的最有效途径之一，近年来受到了世界各国企业集团和研究机构的广泛关注。

气敏材料一直是研制高灵敏度、专一选择性和应用纳米技术的关键问题，因此寻求新型高性能气敏材料、发展新的高质量敏感膜的制备方法已成为当前的主要任务。

基于国际、国内研究现状的分析和我们的前期工作基础，利用石墨烯与具有氨基、羧基和苯氧基等特定活性基团酞菁之间的π-π作用、氢键或静电力为作用力，将酞菁分子定向排列和组装在石墨烯表面上，设计、制备了多个新型非共价键型石墨烯/酞菁功能复合材料。

系统考察材料对毒性有害气体（主要是H2S和NH3）的敏感性能。其中部分材料对H2S和NH3的检出限达到ppb级，响应恢复时间小于300s，展现了优异的灵敏度、稳定性、环境抗干扰性能，在氨敏和硫化氢敏感气体传感器领域具有潜在的应用前景。

在相关性能研究的基础上，开展这类新型复合材料的结构、组成、电子结构、能级结构、载流子传递以及吸附气体的量、吸附能、吸附位置和吸附类型等性质的研究，揭示材料结构与性能的关系、复合对象之间相互作用本质以及敏感反应机理，为开发和研制新型毒性有害气体传感器提供有益的理论依据和实验结果。

通过系统研究，开发了多种石墨烯等碳材料基复合材料自主知识产权的气敏材料，发表高水平论文近10余篇，发明专利2项，成功成果转让1项。