纯水中氧化石墨烯的超声裁剪及机理研究

采用超声在纯水中对氧化石墨烯(GO)进行裁剪, 研究了超声时间对GO片层尺寸、 官能团种类和含量的影响, 探讨了超声裁剪GO的机理. 用原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)对产物进行观测, 结果表明, 随着超声时间延长, GO片层平均直径从2000 nm减小至200 nm. 红外光谱(FTIR)、 X射线光电子能谱(XPS)及热分析结果表明, 随着超声时间延长, GO的含氧官能团种类没有变化, 但是GO含氧官能团总量逐渐升高, 其中环氧基团含量逐渐下降, 羧酸基团含量变化不大, 酮基基团含量先下降后升高, 羟基基团含量先升高后下降, 醚氧基团含量逐渐升高. 基于上述结果, 提出了超声裁剪GO的机理: 超声空化现象形成的剪切力使GO的碳碳键、 环氧、 酮基基团断裂, GO片层尺寸变小; 在超声诱导下水分子形成的羟基自由基和氢自由基与片层上断裂形成的碳自由基结合生成羟基或醚氧基团, 未发生水解的碳自由基形成新的碳碳键, 长时间的超声作用还会使羟基基团发生断裂并转化成酮基基团. 利用超声在纯水中裁剪GO的条件温和, 不使用其它化学试剂, 可以有效控制GO片层尺寸, 是一种具有应用前景的二维材料裁剪技术.     

金属氧化物半导体气敏材料抗湿性能提升策略

金属氧化物半导体气体传感器是目前研究和应用最为广泛的气体传感器之一,具有高灵敏、长寿命和低成本等优点。然而,金属氧化物半导体气敏材料在湿润环境中会与水蒸气发生相互作用,导致传感器的基线电阻发生漂移,气敏性能受到显著影响,成为传感器应用中面临的瓶颈问题。针对该问题,研究者们从抑制水的表面吸附、水与氧的竞争吸附及调控水与吸附氧的反应三个方面开发了一些金属氧化物半导体气敏材料的抗湿性能提升策略,从而提升金属氧化物半导体气敏材料的抗湿性。本文对水蒸气的影响机理进行了分析,对三类抗湿提升策略的未来发展提出展望,有望为金属氧化物半导体气敏材料抗湿性能的提升提供解决思路与方法指导。