甲醛是一种广泛存在的挥发性有机化合物(VOC)气体,即使在亚ppm级的低浓度也会对人体产生伤害,世界卫生组织对甲醛的环境标准值为0.08ppm。为了有效的监测甲醛,发展出了诸如色谱法、极谱法、荧光法和传感器法等众多的检测方法。由于低成本和实时在线的优点,传感器法吸引了研究者们的关注。传感器法的检测限较低,但是需要在高温下运行,导致了较大的能源消耗以及系统集成的困难。对于可以实现在室温下检测甲醛的传感器,它们的检测限一般都在ppm级别,无法满足世卫组织的标准,因此有必要发展一种能够在室温下实现对极低浓度甲醛实时准确的检测方法。石墨烯凭借其相对表面积大以及导电性优异等特点,在气体传感领域,尤其是室温下高灵敏度检测方面具有巨大的潜力。垂直取向石墨烯是一种呈竖直分布的特殊结构石墨烯,开放式的结构使得石墨烯微片与周围环境更加充分的接触,为气体分子的吸附提供了更多的接触面和反应点位。目前垂直取向石墨烯在传感领域有了一定的研究,诸如检测特异蛋白的生物传感器等。相关的研究表明,垂直取向石墨烯可以提供更多的反应吸附点位从而显著改善响应信号和灵敏度。由于气体反应过程中,分子的吸附也会受材料基底表面所吸附物质的影响,因此为了进一步改善石墨烯基传感器的传感性能,一些金属氧化物诸如SnO2、ZnO和TiO2等被应用到石墨烯传感领域,其中SnO2由于传感性能稳定、导电良好以及检测限低等优势被广泛应用。考虑到垂直取向石墨烯的开放式结构特性以及SnO2在气体传感领域的优异性能,计划在垂直取向石墨烯表面负载SnO2纳米颗粒构成复合材料并制成气体传感器,进而研究其在室温下对甲醛气体的响应性能。本实验中,通过微波等离子体增强化学气相沉积法在叉指电极上制备出垂直取向石墨烯,利用电化学沉积实现SnO2纳米颗粒在垂直取向石墨烯表面的修饰。复合材料组装成气体传感器单元之后,在甲醛氛围下进行一系列的气敏性能测试,包括浓度梯度、选择性、重复性、稳定性以及受温湿度的影响等。实验表明,该复合材料传感器在室温下可以检测到0.02 ppm浓度的甲醛,对5 ppm浓度甲醛的响应时间和恢复时间分别为46s和95s,同时拥有突出的稳定性和选择性,综合性能优异。研究结论对高性能甲醛气体传感器的制备具有重要的指导意义。