一种单壁碳纳米管/金属薄膜传感器及其制备方法与应用
专利汇可以提供一种单壁碳纳米管/金属薄膜传感器及其制备方法与应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于蜘蛛丝状单壁 碳 纳米管 (SSL‑SWNTs)/纳米金属复合 薄膜 的 传感器 的制备方法及其应用。首先在金属箔上获得SSL‑SWNTs；将金属箔酸解除去后，用有机薄膜撑起SSL‑SWNTs，得到有机薄膜 支撑 的SSL‑SWNTs；将有机薄膜支撑的SSL‑SWNTs在溅射仪中放入金属靶溅射，生成有机薄膜支撑的SSL‑SWNTs/纳米金属复合薄膜；在有机薄膜支撑的SSL‑SWNTs/纳米金属复合薄膜的两端涂上 银 浆，连上 导线 ，即得到基于SSL‑SWNTs/纳米金属复合薄膜的传感器。该传感器的制备方法具有工艺简单、操作容易、成本低、可控性好，灵敏度高、使用寿命长、功能多，并可进行大规模生产等特点，是一种制备高性能传感器的理想方法。，下面是一种单壁碳纳米管/金属薄膜传感器及其制备方法与应用专利的具体信息内容。
1.一种基于蜘蛛丝状单壁碳纳米管/纳米金属复合薄膜的传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将清洗过的金属箔置于CVD炉中石英管内的下游区，将催化剂置于石英管内的上游区；将CVD炉在100-1000sccm氩气气氛下以5-20℃/min的速率升温到800-1100℃，然后将催化剂移至石英管内温度为60-150℃的区域进行升华，同时从上游区通入2-20sccm的碳源反应5-300min；所述的催化剂为二茂铁、二茂镍、二茂钴中的一种；
(2)关闭碳源，施加外磁场，其他参数保持不变，维持5-300min；关闭外磁场，通入5-
30sccm的碳源，将催化剂移至石英管内温度为20-35℃的区域，其他参数保持不变，维持5-
300min；反应结束后，先关闭碳源，然后将石英管自然冷却至室温，即在金属箔的一侧表面上得到蜘蛛丝状单壁碳纳米管薄膜；
(3)将金属箔未覆盖蜘蛛丝状单壁碳纳米管薄膜的一面与0.1-1mol/L的稀酸接触反应，待金属箔被溶解完全后，用预拉伸的有机薄膜捞起漂浮在溶液面上的蜘蛛丝状单壁碳纳米管薄膜，依次用去离子水和清洗，最后吹干，得到有机薄膜支撑的蜘蛛丝状单壁碳纳米管薄膜；
(4)将有机薄膜支撑的蜘蛛丝状单壁碳纳米管薄膜和金属靶放入溅射仪中，抽真空30-
300min后通入氮气，当放电电流达到5-20mA时启动溅射仪；溅射120-1000s后关闭溅射仪，取出有机薄膜支撑的蜘蛛丝状单壁碳纳米管/纳米金属复合薄膜；所述的金属靶由Au、Ag、Cu、Pt、Ni、Fe、Al中的一种或几种组成；
(5)在有机薄膜支撑的蜘蛛丝状单壁碳纳米管/纳米金属复合薄膜的两端涂上银浆，连上导线，即得到蜘蛛丝状单壁碳纳米管/纳米金属复合薄膜传感器。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的金属箔为铝箔、铁箔或镍箔；所述的碳源为乙炔、甲烷或乙烯。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中外磁场的强度为0.1-1T。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的稀酸为稀硫酸或稀盐酸；所述的有机薄膜为聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯或聚乙烯醇；所述有机薄膜的长为2-10cm，宽为0.5-2cm，其预拉伸的应变为10％-100％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中溅射仪为磁控溅射仪、离子溅射仪或原子沉积仪。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中金属靶的纯度为99％-
99.99％。
7.一种基于蜘蛛丝状单壁碳纳米管/纳米金属复合薄膜的传感器，其特征在于：由权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到。
8.权利要求7所述的基于蜘蛛丝状单壁碳纳米管/纳米金属复合薄膜的传感器在传感器领域的应用。
一种单壁碳纳米管/金属薄膜传感器及其制备方法与应用
技术领域
背景技术
发明内容
5-300min；反应结束后，先关闭碳源，然后将石英管自然冷却至室温，即在金属箔的一侧表面上得到蜘蛛丝状单壁碳纳米管薄膜；
具体实施方式
将铝箔上未覆盖SSL-SWNTs的一面与1mol/L的HCl溶液接触反应，铝箔被溶解掉后SSL-SWNTs将漂浮在溶液面上。将SSL-SWNTs用长为5cm、宽为1cm、预拉伸量为50％的PDMS薄膜捞起，并在去离子水中清洗，彻底去除残余的HCl和其他杂质。将PDMS薄膜支撑的SSL-SWNTs用乙醇清洗后再用氮气吹干。将PDMS薄膜支撑的SSL-SWNTs放入小型离子溅射仪中，在溅射仪中放入99.9％的银靶，开启真空泵，30min后通入氮气，通过氮气的通入量来控制放电电流，当放电电流达到5mA时启动溅射仪，120s后关闭溅射仪，取出PDMS薄膜支撑的SSL-SWNTs/Ag复合薄膜。对其进行扫描电子显微镜(SEM)观察，其形貌如图1所示。
反应结束后，先关闭乙炔，然后将石英管自然冷却至室温，即在铝箔的一侧表面上得到SSL-SWNTs。将铝箔上未覆盖SSL-SWNTs的一面与0.1mol/L的HCl溶液接触反应，铝箔被溶解掉后SSL-SWNTs将漂浮在溶液面上。将SSL-SWNTs用长为10cm、宽为2cm、预拉伸量为100％的PDMS薄膜捞起，并在去离子水中清洗，彻底去除残余的HCl和其他杂质。将带有SSL-SWNTs的PDMS薄膜用乙醇清洗后再用氮气吹干。将PDMS薄膜支撑的SSL-SWNTs放入小型离子溅射仪中，在溅射仪中放入99.9％的银靶，开启真空泵，300min后通入氮气，通过氮气的通入量来控制放电电流，当放电电流达到20mA时启动溅射仪，溅射240s后关闭溅射仪，取出PDMS薄膜支撑的SSL-SWNTs/Ag复合薄膜。在PDMS薄膜支撑的SSL-SWNTs/Ag复合薄膜两端涂上银浆，连上铜导线，即得到基于SSL-SWNTs/Ag复合薄膜的传感器。将传感器的铜导线两端分别连接在电化学工作站的工作电极和参比电极上，通过拉伸传感器使其产生从0％至50％的应变，同时在电化学工作站上记录的电流变化即为所得的“相对电阻变化-应变”曲线，如图3所示。该曲线表明基于SSL-SWNTs/Ag复合薄膜的传感器的灵敏度非常高。
反应结束后，先关闭甲烷，然后将石英管自然冷却至室温，即在铁箔的一侧表面上得到SSL-SWNTs。选定铁箔上不含SSL-SWNTs的一面放置在0.1mol/L的稀硫酸溶液表面，铁箔被溶解掉后SSL-SWNTs将漂浮在溶液面上。将SSL-SWNTs用长为10cm，宽为2cm，预拉伸量为20％的PDMS薄膜捞起，并在去离子水中清洗，彻底去除残余的硫酸和其他杂质。将带有SSL-SWNTs的PDMS薄膜用乙醇清洗后再用氮气吹干。将PDMS薄膜支撑的SSL-SWNTs放入小型磁控溅射仪中，在溅射仪中放入99.9％的金靶，开启真空泵，300min后通入氮气，通过氮气的通入量来控制放电电流，当放电电流达到10mA时启动溅射仪，溅射240s后关闭溅射仪，取出PDMS薄膜支撑的SSL-SWNTs/Au复合薄膜。在PDMS薄膜支撑的SSL-SWNTs/Au复合薄膜两端涂上银浆，连上铜导线，即得到基于SSL-SWNTs/Au复合薄膜的传感器。将传感器的铜导线两端分别连接在电化学工作站的工作电极和参比电极上，通过拉伸传感器使其产生从0％至20％的应变，同时在电化学工作站上记录的电流变化即为所得的“相对电阻变化-应变”关系，如图
5所示。该图表明基于SSL-SWNTs/Au复合薄膜的传感器的灵敏度非常高。
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