研究目的
开发一种基于CdO/石墨烯纳米复合材料的超灵敏、室温、柔性透明长周期光栅传感器。
研究成果
CdO/石墨烯(1 wt.%)纳米复合传感器在室温下展现出高灵敏度(600 ppm液化石油气条件下达77%)、优异的选择性、稳定性和柔韧性。该传感器为可穿戴及柔性环境污染检测设备提供了一种低成本、低功耗的解决方案,在实际生活和工业应用中具有潜力。
研究不足
传感器的性能可能会受到湿度变化的影响,因为灵敏度会随着相对湿度的增加而降低。为了获得更广泛的适用性,需要在不同环境条件下进行优化,并使用丙烷和二氧化碳等其他气体进行测试。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用超声辅助合成法制备了不同石墨烯质量百分比(1%、2%、3%)的CdO/石墨烯纳米复合材料。通过XRD、紫外-可见光谱和拉曼光谱对纳米复合材料进行表征。采用四探针技术进行化学电阻式传感检测LPG气体。
2:1%、2%、3%)的CdO/石墨烯纳米复合材料。通过XRD、紫外-可见光谱和拉曼光谱对纳米复合材料进行表征。采用四探针技术进行化学电阻式传感检测LPG气体。
样本选择与数据来源:
2. 样本选择与数据来源:样本包含CdO纳米颗粒及不同石墨烯浓度的CdO/石墨烯纳米复合材料。以LPG气体为分析物,浓度范围为100至800 ppm。
3:实验设备与材料清单:
设备包括自制气体传感装置(配备美国Aalborg质量流量控制器)、精密万用表(Keithley-2750)、不锈钢混合与传感腔室以及叉指电极(IDEs)。材料包括CdO、石墨烯、零级空气(Bhuruka Gases Ltd.)及LPG。
4:0)、不锈钢混合与传感腔室以及叉指电极(IDEs)。材料包括CdO、石墨烯、零级空气(Bhuruka Gases Ltd.)及LPG。
实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:将纳米复合材料沉积于IDEs形成薄膜。传感器置于传感腔室中,使用万用表在0.5 V恒定偏压下测量电阻值。通过质量流量控制器控制气体浓度,在室温和更高温度下进行传感实验,并监测响应与恢复时间。
5:5 V恒定偏压下测量电阻值。通过质量流量控制器控制气体浓度,在室温和更高温度下进行传感实验,并监测响应与恢复时间。
数据分析方法:
5. 数据分析方法:传感器响应值(S)计算公式为(Ra - Rg)/Ra * 100,其中Ra为空气中电阻,Rg为气体中电阻。数据分析包括灵敏度、选择性、稳定性及重现性评估。
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