石墨烯钴酸镍传感器材料的设备制作方法与制作流程

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石墨烯电化学传感器的制备与应用

石墨烯电化学传感器的制备与应用

石墨烯电化学传感器的制备与应用石墨烯是一种非常神奇的材料,由于其具有的优异的导电性和化学稳定性,具有广泛的用途。

其中,其在电化学传感器中的应用趋于成熟,成为了未来发展的一个重点。

本文旨在介绍石墨烯电化学传感器的制备与应用。

一、石墨烯的概述石墨烯是一种由碳原子组成的六方晶格结构的二维材料,厚度只有一个原子。

这种材料具有极好的导电性、高的机械强度和化学稳定性,广泛应用于电子、能源、催化等领域。

二、石墨烯电化学传感器的制备1、早期的制备方法最早的石墨烯制备方法是机械剥离法,也就是利用胶带粘取石墨材料不断撕拉的方法,将大块石墨材料剥离为单层石墨烯。

但是,这种方法的制备效率非常低下。

2、现代的制备方法随着技术的不断发展,一些新的石墨烯制备方法得到了广泛应用。

目前主要的方法包括:氧化物还原法、化学气相沉积法、热解法、液相剥离法等。

其中最为常见的是化学气相沉积法和液相剥离法。

利用这些方法可以制备出高质量、高稳定性的石墨烯材料。

三、石墨烯电化学传感器的应用石墨烯电化学传感器以其高灵敏度、高选择性和快速响应的特点逐渐在各种传感器领域中得到应用。

例如在环境、医疗、生物和安全等领域中发挥着重要的作用。

1、环境领域的应用石墨烯电化学传感器在污染物监测、水质检测、气体检测等方面具有潜在的应用价值。

通过选择不同的传感芯片材料,可以实现多种污染物的检测。

同时,石墨烯电化学传感器对环境中的微量气体具有高灵敏度的响应能力,因此可以在环境监测、气体泄漏检测等方面发挥重要的作用。

2、生物领域的应用石墨烯电化学传感器在生物领域的应用主要体现在DNA、蛋白质、细胞和微生物等方面。

例如利用石墨烯电极实现了DNA检测、蛋白质检测、病毒感染的检测等。

此外,石墨烯具有平面二维结构的特点,因此可以将其制备成为三维结构,以实现更高效的筛选和检测。

3、安全领域的应用石墨烯电化学传感器在安全领域也拥有广泛的应用前景。

例如在空气质量监测方面,石墨烯电化学传感器可以检测空气中有毒气体的浓度,从而确保空气质量的安全。

石墨烯三维纳米生物传感器的制备与应用

石墨烯三维纳米生物传感器的制备与应用

石墨烯三维纳米生物传感器的制备与应用石墨烯是一种新兴的炭素材料,它由层层排列的碳原子构成,仅有单层原子厚度。

石墨烯的优良特性包括高导电性、高透明性、高机械强度、优异导热性、化学惰性和生物相容性等等,在材料领域具有广泛的应用前景。

石墨烯的这些特性也可以被用来制备生物传感器,帮助传感器实现更好的性能和更广泛的应用。

生物传感器是现代生物医学研究和药物开发的关键工具之一。

生物传感器通常具有快速、精准和可重复的检测特性,可以用于疾病诊断、生物分子检测和治疗等诸多领域。

在这种场合下,石墨烯传感器的特别设计和功能使其成为具有潜力的生物技术工具。

1. 制备石墨烯传感器石墨烯生物传感器的制备是一项复杂的工作。

传感器制备包括表面修饰、材料选择和特殊加工等几个步骤,这些步骤需要由专业的生物技术团队来完成。

首先,石墨烯膜的制备通常使用机械剥离法或化学气相沉积法。

然后,石墨烯表面需要进行化学修饰。

这通常包括选择一种特殊的化学试剂来修饰石墨烯表面,以提高其与目标生物分子的亲和力和选择性。

此外,石墨烯传感器还需要选择合适的变换器,使其能够转化目标生物分子的信号以及管理复杂的检测过程。

2. 石墨烯生物传感器的应用应用方面,石墨烯生物传感器可以用于很多方面的生物检测,如常见的血流凝固检测、免疫分析检测、肿瘤标志物检测等等。

下面就举几个例子来讲讲。

首先是DNA测序:在2014年,科学家们首次使用石墨烯生物膜来进行DNA 测序,并获得了突破性进展。

石墨烯生物膜在DNA测序中的优势体现在它可以自由穿越相隔很远的DNA分子,同时又能够准确地测量每个碱基对于电导值的微小变化,因此,它可以实现更快速、更精确的DNA测序。

而这对于生物学,特别是医学,是一个非常重要的突破。

其次是癌症诊断:在这个领域内,人们通常会使用血清标志物检测来帮助医生们发现并诊断患者身体中的癌症。

石墨烯生物传感器可以通过检测患者的血液中浓度变化的方式,有很大潜力用于癌症病情的检测和诊断。

用于检测生物样品中的血红蛋白的石墨烯基传感器的制作方法

用于检测生物样品中的血红蛋白的石墨烯基传感器的制作方法

用于检测生物样品中的血红蛋白的石墨烯基传感器的制作方法血红蛋白是人体中最重要的蛋白质之一,它是连接氧气和二氧化碳的命脉,同时也是一种可以被用于诊断疾病的生物标志物。

为了便于监测血红蛋白的变化,科学家们开发出了各种可以检测生物样品中血红蛋白含量的传感器。

而其中,石墨烯基传感器因其高灵敏度、高选择性和可重复性等优点而备受研究者重视。

以下是一种石墨烯基传感器制作的方法,用于检测生物样品中血红蛋白的含量。

一、制备石墨烯基材料石墨烯是由碳原子组成的单层二维晶体,其极高的表面积、高导电性和化学稳定性,使得它成为一种理想的传感器材料。

在这里,我们将制备一种石墨烯基导电材料,用于作为血红蛋白传感器的载体。

步骤如下:1.制备氧化石墨烯将石墨粉末加入硝酸和硫酸的混合液中,在振荡器中震动3-4小时,制备氧化石墨烯。

2.还原氧化石墨烯将上述氧化石墨烯悬浮于蒸馏水中,并添加过量的还原剂(如氢气中的氢气),在水浴中加热2-3小时,还原氧化石墨烯。

3.超声处理将还原的氧化石墨烯悬浮于蒸馏水中,使用超声波处理器超声处理1小时,制备石墨烯基材料。

二、制备石墨烯基传感器在上述制备的石墨烯基材料上制备血红蛋白传感器,步骤如下:1.制备电极在硅衬底上制备一个10 nm的铬薄膜,然后制备一个200 nm的金薄膜,用光刻技术和化学蚀刻技术制备电极。

2.制备石墨烯样品将石墨烯基材料悬浮于蒸馏水中,并使用超声波处理器超声处理1小时,制备石墨烯样品。

3.制备电极/石墨烯传感器在上述制备的电极上涂覆石墨烯样品,使用急冻干燥技术将其干燥,并制备电极/石墨烯传感器。

4.功能化石墨烯基传感器使用氨气等功能化试剂对石墨烯基传感器进行表面功能化处理,增强其选择性。

三、检测生物样品中的血红蛋白使用石墨烯基传感器检测生物样品中的血红蛋白,步骤如下:1.准备样品获取生物样品(如血液等),离心分离血浆或血清,调整pH值到7.4左右。

2.传感器特性测试使用传感器特性测试仪器,测试石墨烯基传感器的灵敏度、选择性和稳定性等指标。

干货——石墨烯传感器的制备方法

干货——石墨烯传感器的制备方法

干货——石墨烯传感器的制备方法传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。

它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,让物体慢慢变得活了起来。

通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。

现有的流体压力传感器,例如气体压力感应器、油管压力感应器,往往只能感应出流体的压力瞬间从零到有,往往不能感应出流体压力变化的信号。

实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种石墨烯传感器。

为解决上述技术问题,本实用新型提供以下技术方案:一种石墨烯传感器,包括:测试管、薄膜、絮状填充物、电极、电源、电流变化检测器,所述的测试管末端为金属连接管,中部为塑料管、上端为封闭塑料盖,所述的薄膜安装在测试管中部的塑料管上,所述的絮状填充物上吸附有石墨烯,絮状填充物充满测试管封闭塑料管与薄膜之间的空间,所述的电极为两个,两个电极对称设置在测试管上,且电极与絮状填充物接触,所述的电源正负极与两个电极通过导线连接,所述的电流变化检测器安装在电源的线路上。

进一步的,所述的絮状填充物为棉絮或纤维材料制成。

进一步的,所述的电流变化检测器通过信号线与示波器连接。

进一步的,所述的薄膜可根据需要更换,以获得对应的量程。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是:结构简单、造价低廉;2 .安装容易、使用方便;可检测压力信号、也可检测压力变化信号。

本实用新型具有结构简单、使用方便、使用效果好等优点。

石墨烯传感器包括:测试管、薄膜、絮状填充物、电极、电源、电流变化检测器,所述的测试管末端为金属连接管,中部为塑料管、上端为封闭塑料盖,所述的薄膜安装在测试管中部的塑料管上,所述的絮状填充物上吸附有石墨烯,絮状填充物充满测试管封闭塑料管与薄膜之间的空间,所述的电极为两个,两个电极对称设置在测试管上,且电极与絮状填充物接触,所述的电源正负极与两个电极通过导线连接,所述的电流变化检测器安装在电源的线路上,所述的电流变化检测器通过信号线与示波器连接,所述的薄膜可根据需要更换,以获得对应的量程。

三维石墨烯制备方法

三维石墨烯制备方法

三维石墨烯制备方法一、前言三维石墨烯是一种新型的碳材料,具有优异的电导性、导热性和力学性能,被广泛应用于传感器、储能器件等领域。

本文将介绍三维石墨烯的制备方法。

二、化学气相沉积法化学气相沉积法是制备三维石墨烯的一种常用方法。

其步骤如下:1. 准备材料:金属基板(如镍、铜等)、碳源(如甲苯)和气体(如氢气)。

2. 清洗基板:将金属基板放入去离子水中清洗,然后用乙醇和丙酮混合液再次清洗,最后用干氮吹干。

3. 热处理基板:将清洗干净的金属基板放入高温炉中,在氢气流中加热至800℃以上,保持1小时以上。

4. 气相沉积:将碳源注入反应室中,在高温下分解生成碳原子,并在金属基板表面沉积形成三维结构的石墨烯。

5. 冷却处理:停止碳源注入,继续在氢气流中加热5分钟,然后将反应室冷却至室温。

6. 取下样品:用去离子水将金属基板浸泡,然后用乙醇和丙酮混合液清洗,最后用干氮吹干即可得到三维石墨烯样品。

三、化学还原法化学还原法是另一种制备三维石墨烯的方法。

其步骤如下:1. 准备材料:氧化石墨、还原剂(如氢气)、溶剂(如N-甲基吡咯烷酮)。

2. 制备混合物:将适量的氧化石墨和还原剂混合均匀,并加入适量的溶剂搅拌均匀。

3. 还原反应:在惰性气体保护下,在高温高压条件下进行还原反应,使氧化石墨被还原成三维结构的石墨烯。

4. 水洗处理:用去离子水将样品浸泡,并用超声波震荡1小时以上,然后反复使用纯水洗涤多次,直到pH值为7左右。

5. 干燥处理:将样品放入真空干燥箱中,在60℃下干燥至完全干燥。

四、电化学沉积法电化学沉积法是另一种制备三维石墨烯的方法。

其步骤如下:1. 准备材料:金属基板(如铜)、电解液(如硫酸铜溶液)、阳极(如铂)。

2. 清洗基板:将金属基板放入去离子水中清洗,然后用乙醇和丙酮混合液再次清洗,最后用干氮吹干。

3. 电解液处理:将硫酸铜溶液倒入电解槽中,并加入适量的阳极。

4. 电化学沉积:在恒定电位下,将金属基板浸泡在电解槽中,通过氧化还原反应使金属表面沉积形成三维结构的石墨烯。

石墨烯基生物传感器的制备及其光电性能优化

石墨烯基生物传感器的制备及其光电性能优化

石墨烯基生物传感器的制备及其光电性能优化引言:近年来,生物传感技术的发展迅速,其中石墨烯基生物传感器作为新兴的生物传感器具有巨大的应用潜力。

石墨烯作为一种单层碳原子的二维结构材料,具有独特的物理、化学和电学性质,为生物传感器的制备提供了理想的基础。

本文将介绍石墨烯基生物传感器的制备方法,并探讨其光电性能优化的途径。

一、石墨烯基生物传感器的制备方法1. 氧化石墨烯的制备氧化石墨烯作为石墨烯基生物传感器的重要组成部分,其制备是制备生物传感器的首要步骤。

常用的方法包括Hummers法和Broekhoff法。

其中,Hummers法通过硫酸和硝酸的氧化作用得到氧化石墨烯,而Broekhoff法则是通过过硫酸钾和硫酸铵氧化石墨烯。

2. 石墨烯的修饰将氧化石墨烯修饰成具有特定功能的材料是制备石墨烯基生物传感器的关键步骤。

常用的修饰方法有还原、质子化和聚合等。

例如,通过还原氧化石墨烯可以得到还原石墨烯,其具有更好的导电性能和稳定性。

此外,还可以通过质子化和聚合反应引入特定的功能基团,如羟基、氨基和羧基等。

3. 生物分子的固定化将具有生物识别功能的分子固定在修饰后的石墨烯上是实现生物传感器的关键步骤。

常用的固定化方法包括物理吸附、共价键结合和亲合性结合等。

其中,物理吸附是最常见的固定化方法,通过短暂的非共价相互作用将生物分子固定在石墨烯上。

但其固定效果不稳定,因此共价键结合和亲合性结合被广泛应用于提高固定效果的研究中。

二、石墨烯基生物传感器的光电性能优化1. 光学性能优化石墨烯具有宽频带的吸收和发射特性,在光学领域具有广泛的应用潜力。

通过调控石墨烯的层数和形貌等参数,可以改变其吸收和发射的波长范围,从而实现对特定光学信号的感应和检测。

2. 电学性能优化石墨烯是一种优秀的电导体,具有高载流子迁移率和低噪声等特性。

可以通过控制石墨烯的厚度和缺陷等因素,提高其电导率和电子传输效率,从而提高生物传感器对电信号的检测灵敏度和响应速度。

一种石墨烯传感器及其制备方法和应用

一种石墨烯传感器及其制备方法和应用

一种石墨烯传感器及其制备方法和应用石墨烯传感器及其制备方法和应用随着现代科技的不断发展,传感器已经成为各个领域中不可或缺的重要组成部分。

而石墨烯作为一种新型的材料,在传感器领域中受到了越来越多人的关注。

下面,本文将探讨一种石墨烯传感器及其制备方法和应用。

一、石墨烯传感器制备方法石墨烯传感器的制备方法和其他石墨烯材料制备方法类似,有热化学气相沉积法、化学气相沉积法、机械剥离法等多种方法。

其中,机械剥离法是一种较为简单易行的方法。

具体操作步骤如下:1. 准备好金属基板。

可以选择铜或镍等材料。

2. 在基板表面均匀涂上粘合剂。

3. 在粘合剂表面铺上石墨烯原料,可以是天然石墨或氧化石墨等。

4. 将涂有粘合剂和石墨烯原料的基板放入气体炉中进行加热,约在1000℃的高温下,石墨烯原料开始分解,生成石墨烯。

5. 冷却基板后,可以在石墨烯表面覆盖一层二氧化硅、氧化铝等保护材料,防止其在空气中氧化。

二、石墨烯传感器的应用石墨烯传感器在各个领域中都有广泛的应用,比如:1. 生物传感:石墨烯可以通过调节电性、表面电化学等性质来检测人体内的生物分子,包括DNA、蛋白质等,可以应用于临床诊断、药物筛选等领域。

2. 环境监测:石墨烯传感器可以对环境中的污染物进行高效精准的监测,如二氧化硫、氮氧化物等。

3. 磁场传感:石墨烯传感器可以通过感应电流来检测磁场强度,可以应用于成像、导航等领域。

4. 光传感:石墨烯传感器的电性能够受到光照射而改变,可以应用于光电子器件领域。

总之,石墨烯传感器具有广泛的应用前景,是当前研究的热点之一。

通过不断探索和发展制备方法和应用场景,石墨烯传感器有望实现更高的灵敏度、更广泛的适用范围和更多的商业化应用可能。

石墨烯传感器的制备和应用

石墨烯传感器的制备和应用

石墨烯传感器的制备和应用近年来,石墨烯材料的研究和应用正在快速发展,这种材料由于其高导电性、高热导性、高强度等优异的物理和化学特性,是进行高灵敏度传感,生物分子检测,能量储存等应用的理想材料。

在各种石墨烯应用中,石墨烯传感器应用被广泛研究,其原理是通过石墨烯材料的高灵敏度检测,对物质的存在,浓度等进行检测和分析,从而实现对物质的检测、分析、控制等。

一、石墨烯传感器制备石墨烯传感器的制备原理是将石墨烯材料与传感器结构相结合,将石墨烯材料作为传感器的敏感元件,通过对石墨烯材料的改性,制备出具有高灵敏度,较低噪声的传感器。

目前,石墨烯传感器的制备主要分为化学还原法、物理剥离法和机械剥离法。

化学还原法:该方法是通过对氧化石墨材料的还原反应,得到石墨烯材料。

具体步骤是将氧化石墨材料浸泡在还原剂溶液中,利用还原剂电子转移的原理,还原氧化石墨材料,得到石墨烯。

然后利用自组装或化学重金属沉积等方法,将石墨烯材料与传感器结构相结合,从而得到石墨烯传感器。

物理剥离法:该方法是在石墨材料表面覆盖一层厚度小于一纳米的石墨烯,然后通过化学氧化剥离法,使得石墨烯与基础材料分离,从而得到石墨烯材料。

该方法的优点是石墨烯的尺寸大,结构比较完整,具有较高的导电性,适用于制备高性能的石墨烯传感器。

机械剥离法:该方法是通过石墨材料表面刮削或揉捏等力学作用,将石墨材料剥离为单层的石墨烯材料。

该方法的优点是简单易行,制备工艺简便,但是得到的石墨烯颗粒尺寸比较小,不适用于制备大尺寸的石墨烯传感器。

二、石墨烯传感器应用石墨烯传感器的应用包括环境监测、生物传感和化学传感等方面。

石墨烯传感器以其高灵敏度、高选择性等优异性能,在各种传感应用中展现了强大的潜力。

环境监测:石墨烯传感器可以用于检测环境中的有害气体浓度、水污染等。

例如,石墨烯传感器可以用于检测CO2浓度,石墨烯的灵敏度高,可以检测出非常微小的浓度差异。

生物传感:石墨烯传感器可以用于生物分子的检测、电化学传感等。

基于石墨烯的MEMS压力传感器的设计与工艺研究

基于石墨烯的MEMS压力传感器的设计与工艺研究

基于石墨烯的MEMS压力传感器的设计与工艺研究石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维材料,具有优异的力学、电学和热学性能。

由于其高度灵活性、高载流能力和优异的热导率,石墨烯在微电子机械系统(MEMS)中的应用前景广阔。

本文将介绍一种。

首先,我们需要设计一个高灵敏度的压力传感器。

石墨烯具有极高的机械强度和超高的拉伸率,使其成为制备高灵敏度传感器的理想材料。

通过在石墨烯薄膜上制备微细结构,如微纳米尺寸的悬梁或薄膜,可以实现高灵敏度的压力传感器。

这些微细结构的变形与施加在传感器上的压力密切相关,可以通过测量微细结构的变形来间接测量压力。

接下来,我们需要选择合适的工艺来制备基于石墨烯的压力传感器。

目前,常用的制备石墨烯薄膜的方法有机械剥离法、化学气相沉积法和化学剥离法等。

其中,化学气相沉积法制备的石墨烯薄膜具有较高的质量和较大的尺寸,适合用于制备微纳米尺寸的传感器结构。

在制备微纳米结构时,可以采用光刻、电子束曝光和离子束刻蚀等工艺来定义结构的形状和尺寸。

此外,还可以利用金属蒸发、溅射和电子束蒸发等工艺在石墨烯薄膜上制备电极,以便进行电性能测试和信号读取。

最后,我们需要对制备的压力传感器进行测试和性能评估。

可以利用压力控制系统在不同压力下对传感器进行测试,通过测量传感器输出的电信号来确定其灵敏度和线性度。

同时,还可以对传感器的稳定性、耐久性和温度特性进行评估。

综上所述,基于石墨烯的MEMS压力传感器具有极高的灵敏度和稳定性,可以广泛应用于汽车、航空航天、医疗和工业等领域。

通过合理的设计和优化工艺,可以进一步提高传感器的性能,并拓展其在更多领域的应用。

本文的研究对于推动石墨烯在MEMS领域的应用具有重要意义。

石墨烯传感器的制备及应用

石墨烯传感器的制备及应用

石墨烯传感器的制备及应用石墨烯是一种具有单原子层厚度的材料,拥有优异的导电性、光学性、力学性能、化学稳定性和生物相容性等特点,且具有较大的比表面积和高度的可调控性,因此被广泛应用于电子学、光学、力学、生物医学等领域。

其中,石墨烯传感器的研究与制备尤为重要。

一、石墨烯传感器的制备制备石墨烯传感器一般采用化学气相沉积法(CVD)或机械剥离法。

而在实际操作中,由于石墨烯的单层结构难以观察和控制,需要强大的透射电子显微镜(TEM)或扫描电子显微镜(SEM)等专业仪器进行观察和分析。

1. CVD法CVD法是一种常用的石墨烯制备方法,其过程主要包括积炭、去氢和退火三个步骤。

首先,在合适的基底上放置催化剂,然后将预先加热的烷烃分子(如甲烷、乙烷等)在高温、高压下分解形成碳原子,并在催化剂表面形成石墨烯单层结构。

最后,进行退火处理,除去残留的氢和催化剂等杂质,使石墨烯薄膜更加纯净。

2. 机械剥离法机械剥离法是利用胶带或其他粘性纸张等将石墨烯从石墨晶体表面剥离的方法。

通常采用石墨烯晶体作为起始材料,利用机械力大量生产石墨烯片。

二、石墨烯传感器的应用1. 气体传感石墨烯薄膜可以用于气体传感器的制备,如氨气、NO2气体等的检测。

因为石墨烯的微纳孔隙结构,可以吸附周围的气体分子并改变其电阻率,从而实现气体的检测。

2. 光学传感石墨烯薄膜在光学储存和光学传感方面也有广泛的应用。

石墨烯表面的光阴极功函数很低,表现出非常高的光电流增益。

此外,石墨烯的光学响应可以通过改变化学修饰、掺杂等方法进行调节和控制。

3. 生物传感在生物医学领域,石墨烯传感器可以用于分子检测、蛋白质检测和健康监测等。

其超高灵敏度、高分辨率、快速响应和低成本等优点,为早期疾病诊断和基因检测提供了一种新的手段。

总之,随着科学技术的不断进步和应用的扩大,石墨烯传感器的制备和应用将会愈来愈广泛。

将有助于推动现代科技的创新和发展。

一种膜片式石墨烯mems微压传感器芯片及其制备方法与流程

一种膜片式石墨烯mems微压传感器芯片及其制备方法与流程

一种膜片式石墨烯mems微压传感器芯片及其制备方法与流程摘要:一、石墨烯MEMS微压传感器芯片的概述二、膜片式石墨烯MEMS微压传感器的制备方法1.制备石墨烯膜片2.制备悬空结构3.制备压力感应结构4.集成微控制器三、石墨烯MEMS微压传感器的性能优势四、应用领域及前景正文:一种膜片式石墨烯MEMS微压传感器芯片及其制备方法与流程近年来,石墨烯因其卓越的力学性能、高导电性和广泛的应用潜力而备受关注。

在众多应用领域中,石墨烯MEMS(微电子机械系统)微压传感器芯片因其高灵敏度、高稳定性以及小体积等优势,成为了一种备受瞩目的传感器技术。

本文将介绍石墨烯MEMS微压传感器芯片的制备方法及其性能优势。

一、石墨烯MEMS微压传感器芯片的概述石墨烯MEMS微压传感器芯片是一种采用石墨烯材料制成的薄膜结构,通过测量石墨烯膜片的形变来感应外部压力变化。

这种传感器具有较小的体积、轻量化、高灵敏度和良好的抗干扰性能,可广泛应用于各种环境监测、生物医学和航空航天等领域。

二、膜片式石墨烯MEMS微压传感器的制备方法1.制备石墨烯膜片:首先采用物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等方法,在基底材料上生长石墨烯薄膜。

石墨烯薄膜的厚度可根据实际需求进行调整。

2.制备悬空结构:在石墨烯薄膜上设置悬空结构,如悬空桥结构。

这种悬空结构有利于减小传感器在受力时的变形,提高灵敏度和稳定性。

3.制备压力感应结构:在悬空结构的上下表面分别设置压力感应电阻,当外部压力作用于石墨烯膜片时,电阻发生变化,从而实现对压力的检测。

4.集成微控制器:将压力感应电阻与微控制器集成在一起,对电阻变化进行实时监测和处理,输出相应的压力信号。

三、石墨烯MEMS微压传感器的性能优势石墨烯MEMS微压传感器具有以下性能优势:1.高灵敏度:石墨烯薄膜对压力具有很高的灵敏度,可以实现对微小压力的检测。

2.高稳定性:石墨烯具有优异的力学性能,使得传感器在长时间使用过程中具有较高的稳定性。

石墨烯电流传感器的制作技术

石墨烯电流传感器的制作技术

本申请涉及一种石墨烯电流传感器。

石墨烯电流传感器包括套筒、感应导线和检测电路。

套筒内侧用于固定待测导线。

感应导线设置于所述套筒外侧,用于根据所述待测导线产生的感应电流,产生感应电压。

检测电路与所述感应导线电连接,用于检测所述感应导线产生的所述感应电压,并根据所述感应电压与所述待测导线的电流之间的预设映射关系,计算所述待测导线的电流。

其中,感应导线的材料为石墨烯金属复合材料。

采用感应导线检测待测导线的电流不会产生磁饱和现象,扩大了石墨烯电流传感器的应用范围。

此外,采用石墨烯金属复合材料的感应导线,可以改善传统金属导线的强度和导电性,使感应导线具有电阻温度系数低、电阻散热性好以及灵敏度高等优点。

权利要求书1.一种石墨烯电流传感器,其特征在于,包括:套筒(10),所述套筒(10)内侧用于固定待测导线(70);感应导线(20),设置于所述套筒(10)外侧,用于根据所述待测导线(70)产生的感应电流,产生感应电压;以及检测电路(30),与所述感应导线(20)电连接,用于检测所述感应导线(20)产生的所述感应电压,并根据所述感应电压与所述待测导线(70)的电流之间的预设映射关系,计算所述待测导线(70)的电流;其中,所述感应导线(20)的材料为石墨烯金属复合材料。

2.根据权利要求1所述的石墨烯电流传感器,其特征在于,所述感应导线(20)包括两个电极(210)以及串联在所述两个电极(210)之间的螺旋状线圈(220),所述螺旋状线圈(220)设置于所述套筒(10)外侧,且所述螺旋状线圈(220)的旋轴与所述套筒(10)的轴线垂直,其中所述感应导线(20)通过所述两个电极(210)与所述检测电路(30)电连接。

3.根据权利要求2所述的石墨烯电流传感器,其特征在于,所述螺旋状线圈(220)垂直于所述旋轴的截面为矩形。

4.根据权利要求2所述的石墨烯电流传感器,其特征在于,还包括绝缘保护体(40),所述绝缘保护体(40)包覆所述螺旋状线圈(220),用于为所述螺旋状线圈(220)提供绝缘保护和机械保护。

石墨烯制备设备工作流程

石墨烯制备设备工作流程

石墨烯制备设备工作流程石墨烯作为一种新型的二维材料,具有出色的导电、导热和力学性能,在许多领域都有广泛的应用前景。

为了满足不同需求,石墨烯制备设备的工作流程也会有所差异。

本文将介绍一种常见的石墨烯制备设备工作流程,以供参考。

一、设备准备在进行石墨烯制备之前,需要提前准备好相关设备和材料,以保证制备工作的顺利进行。

主要设备包括石墨烯生长炉、热处理炉、气体供应系统以及相应的控制系统等。

同时,还需要准备好高纯度的石墨片和气体源,如甲烷、氢气和氩气等。

二、基底处理在石墨烯制备之前,需要对基底进行一系列的处理,以确保石墨烯的质量和附着性。

通常,使用的基底材料是硅片,首先需要将硅片进行化学清洗,去除表面的杂质和氧化层。

接下来,通过高温处理,在硅片表面形成一层细小的二氧化硅层,即所谓的衬底层,以提高石墨烯的生长质量。

三、石墨烯生长1. 制备气体环境在生长炉内建立稳定的气体环境非常重要。

首先,通过抽真空的方式将炉内气体排空,然后通入氩气进行充填,以确保炉内气体的纯净度。

接着,根据所采用的生长方法,选择合适的气体组合,如甲烷和氢气的混合气体。

2. 热解石墨在稳定的气氛下,将预处理好的硅片放入生长炉中,加热到适当的温度。

石墨片作为碳源,在高温下进行热解,生成石墨烯。

同时,通过调节甲烷和氢气的流量和比例,控制石墨烯的生长速率和厚度。

四、石墨烯转移一旦石墨烯生长完毕,需要将其从基底上转移到目标基材上。

常用的转移方法有机械剥离法和激光剥离法等。

在机械剥离法中,使用胶带将石墨烯轻轻粘取,然后将其转移到目标基材表面。

而在激光剥离法中,利用激光的作用将石墨烯分离并转移到目标基材上。

五、石墨烯后处理为了进一步改善石墨烯的质量和性能,通常还需要进行后处理。

后处理方法有很多种,例如高温退火、化学修饰和层析等。

高温退火可以提高石墨烯的晶体有序性,从而改善其导电性能;化学修饰可以改变石墨烯的表面性质,增加其对特定物质的吸附能力;层析则可以通过剥离一层层石墨烯,获得具有特定厚度的石墨烯片。

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本技术公开了一种石墨烯钴酸镍传感器材料的制备方法,本技术将三维石墨烯与NiCo2O4结合,有助于改善NiCo2O4的表面形态,充分发挥三维石墨烯和异质结的协同作用,增强了传感器检测的灵敏度;该方法制备工艺得到的材料修饰的电极应用到抗坏血酸非酶电化学传感器中,其对抗坏血酸具有较好的检测极限、线性相关系、线性检测范围,灵敏度高。

权利要求书
1.一种石墨烯钴酸镍传感器材料的制备方法,该方法包括如下步骤:
(1)制备三维石墨烯材料
在泡沫铝衬底上制备三维石墨烯,得到石墨烯/泡沫铝复合材料;
将石墨烯/泡沫铝复合材料浸泡在刻蚀溶液中,泡沫铝衬底溶解完全后,得到三维石墨烯材料;所述的刻蚀溶液为氯化铁或硝酸铁溶液,所述溶液浓度为0.5-5mol/L
(2)取乙二醇和水按体积比为1:1-2的比例混合得到混合液,按重量份数分别称取1-2份所述三维石墨烯材料、35-38份PVP,先将PVP溶于400-450份混合液中,再将所述三维石墨烯材料分散于混合液中,超声搅拌均匀后加入NiCl2·6H2O和CoCl2·6H2O,搅拌使其最终浓度分别为0.002-0.004mg/L、0.001-0.003mg/L;随后按体积比向上述溶液中逐滴加入0.003份
Na2S2O3,颜色稳定后立即用蒸馏水和乙二醇离心洗涤,50-60℃下烘干后在空气中250-300℃煅烧2-3h,收集得到所述传感器电极材料。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,采用化学气相沉积法石墨烯/泡沫铝复合材料,具体步骤为:将泡沫铝放入真空反应炉加温区中,抽真空,同时加热,将氢气注入真空反应炉中,加热到预定温度100-500℃后,恒温10-30分钟,然后进行退火,再加热到预定温度900-1100℃后,将碳源通入真空反应炉,同时保持氢气流量不变,生长50-100分钟后关闭气体并降至室温,即可得到直接沉积石墨烯的衬底,即石墨烯/泡沫铝复合材料。

技术说明书
一种石墨烯钴酸镍传感器材料的制备方法
技术领域
本技术涉及传感器制造领域,具体涉及一种石墨烯钴酸镍传感器材料的制备方法。

背景技术
现今,测定抗坏血酸的方法很多,包括滴定测量法、荧光剂法、伏安法、流动注射分析法、分光光度测量法、超高效液相色谱法和电化学传感器等,其中,电化学传感器法具有分析速度快,试剂用量少,及检测灵敏度高等优点,所以在检测抗坏血酸的检测中有较好的前景。

电化学传感器主要基于目标检测物与材料表面的氧化还原作用,操作简便易行,受到越来越多科研工作者的关注。

迄今为止,基于氧化镍(NiO),氧化钴(Co3O4),氧化亚铜(Cu2O),氧化锌(ZnO),二氧化锰(MnO2)和钴酸镍(NiCo2O4)等过渡金属氧化物为修饰电极的敏感材料已经在传感器领域进行了一定的研究。

其中在这些氧化物中,由于三元过渡氧化物NiCo2O4含有不同价位的镍离子和钴离子,表现出超高的电子导电性和优异的电催化活性。

据研究报道,与NiO,Co3O4相比,混合过渡金属NiCo2O4的电子导电性至少是它们的两倍以上,这些特性对测试高性能的电化学传感器电极材料非常有利。

石墨烯(Graphene),作为新型的二维纳米材料,为寻求理想的纳米结构提供了重要的渠道。

石墨烯和其他组分的协同作用可以赋予材料新的特性使得材料针对不同需求具有不同的潜在的应用,例如金属-金属氧化物纳米粒子、聚合物以及生物分子等二元催化体系。

三维石墨烯材料具有二维石墨烯优异的化学性能和导电性能,同时有更大的比表面积以及更加优良的柔韧性,一般程度的扭曲不会影响到材料的性质和特性,有利于制备可拉伸、稳定性好的传感器。

技术内容
本技术提供一种石墨烯钴酸镍传感器材料的制备方法,本技术将三维石墨烯与NiCo2O4结合,有助于改善NiCo2O4的表面形态,充分发挥三维石墨烯和异质结的协同作用,增强了传感器检测的灵敏度;该方法制备工艺得到的材料修饰的电极应用到抗坏血酸非酶电化学传感器中,其对抗坏血酸具有较好的检测极限、线性相关系、线性检测范围,灵敏度高。

为了实现上述目的,本技术提供了一种石墨烯钴酸镍传感器材料的制备方法,该方法包括如下步骤:
(1)制备三维石墨烯材料
在泡沫铝衬底上制备三维石墨烯,得到石墨烯/泡沫铝复合材料;
将石墨烯/泡沫铝复合材料浸泡在刻蚀溶液中,泡沫铝衬底溶解完全后,得到三维石墨烯材料;所述的刻蚀溶液为氯化铁或硝酸铁溶液,所述溶液浓度为0.5-5mol/L
(2)取乙二醇和水按体积比为1:1-2的比例混合得到混合液,按重量份数分别称取1-2份所述三维石墨烯材料、35-38份PVP,先将PVP溶于400-450份混合液中,再将所述三维石墨烯材料分散于混合液中,超声搅拌均匀后加入NiCl2·6H2O和CoCl2·6H2O,搅拌使其最终浓度分别为0.002-0.004mg/L、0.001-0.003mg/L;随后按体积比向上述溶液中逐滴加入0.003份
Na2S2O3,颜色稳定后立即用蒸馏水和乙二醇离心洗涤,50-60℃下烘干后在空气中250-300℃煅烧2-3h,收集得到所述传感器电极材料。

优选的,采用化学气相沉积法石墨烯/泡沫铝复合材料,具体步骤为:将泡沫铝放入真空反应炉加温区中,抽真空,同时加热,将氢气注入真空反应炉中,加热到预定温度100-500℃
后,恒温10-30分钟,然后进行退火,再加热到预定温度900-1100℃后,将碳源通入真空反应炉,同时保持氢气流量不变,生长50-100分钟后关闭气体并降至室温,即可得到直接沉积石墨烯的衬底,即石墨烯/泡沫铝复合材料。

具体实施方式
实施例一
采用化学气相沉积法石墨烯/泡沫铝复合材料,具体步骤为:将泡沫铝放入真空反应炉加温区中,抽真空,同时加热,将氢气注入真空反应炉中,加热到预定温度100℃后,恒温10分钟,然后进行退火,再加热到预定温度900℃后,将碳源通入真空反应炉,同时保持氢气流量不变,生长50分钟后关闭气体并降至室温,即可得到直接沉积石墨烯的衬底,即石墨烯/泡沫铝复合材料。

将石墨烯/泡沫铝复合材料浸泡在刻蚀溶液中,泡沫铝衬底溶解完全后,得到三维石墨烯材料;所述的刻蚀溶液为氯化铁或硝酸铁溶液,所述溶液浓度为0.5mol/L。

取乙二醇和水按体积比为1:1的比例混合得到混合液,按重量份数分别称取1份所述三维石墨烯材料、35份PVP,先将PVP溶于400份混合液中,再将所述三维石墨烯材料分散于混合液中,超声搅拌均匀后加入NiCl2·6H2O和CoCl2·6H2O,搅拌使其最终浓度分别为0.002mg/L、0.001mg/L;随后按体积比向上述溶液中逐滴加入0.003份Na2S2O3,颜色稳定后立即用蒸馏水和乙二醇离心洗涤,50℃下烘干后在空气中250℃煅烧2h,收集得到所述传感器电极材料。

实施例二
采用化学气相沉积法石墨烯/泡沫铝复合材料,具体步骤为:将泡沫铝放入真空反应炉加温区中,抽真空,同时加热,将氢气注入真空反应炉中,加热到预定温度500℃后,恒温30分钟,然后进行退火,再加热到预定温度1100℃后,将碳源通入真空反应炉,同时保持氢气流量不变,生长100分钟后关闭气体并降至室温,即可得到直接沉积石墨烯的衬底,即石墨烯/泡沫铝复合材料。

将石墨烯/泡沫铝复合材料浸泡在刻蚀溶液中,泡沫铝衬底溶解完全后,得到三维石墨烯材料;所述的刻蚀溶液为硝酸铁溶液,所述溶液浓度为5mol/L。

取乙二醇和水按体积比为1:2的比例混合得到混合液,按重量份数分别称取2份所述三维石墨烯材料、38份PVP,先将PVP溶于450份混合液中,再将所述三维石墨烯材料分散于混合液中,超声搅拌均匀后加入NiCl2·6H2O和CoCl2·6H2O,搅拌使其最终浓度分别为0.002-
0.004mg/L、0.003mg/L;随后按体积比向上述溶液中逐滴加入0.003份Na2S2O3,颜色稳定后立即用蒸馏水和乙二醇离心洗涤,60℃下烘干后在空气中300℃煅烧3h,收集得到所述传感器电极材料。

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