作为一种新型的二维晶体材料,石墨烯有着独特的结构和优异的性质,如超高的比表面积、优异的导电性以及高表面吸附能力等。当用于气体分子检测时,石墨烯具有优良的电学特性、更低的检测极限和更高的灵敏度等优点,在气敏传感器方面有着广阔的应用前景。此外,将其他功能型气敏材料与石墨烯复合可进一步提高石墨烯基气体传感器的性能。氧化石墨烯是石墨烯的氧化物,具有良好的半导体性能和丰富的含氧官能团。与石墨烯相比,氧化石墨烯基传感器的化学活性高,吸附位点丰富,更有利于气体分子的吸附。本文将金属氧化物纳米材料与还原氧化石墨烯(rGO)复合,基于微叉指电极制备了电阻型复合膜传感器,系统研究了传感器的气敏特性,建立了气敏机理模型。研究的主要内容和结果如下:1.分别采用Hummers法和水热反应法制备出氧化石墨烯和氧化锌/还原氧化石墨烯(ZnO/rGO)复合材料,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱等对其形貌和结构进行了表征分析。2.制备了基于电阻式ZnO/rGO复合膜传感器件,研究了室温下器件对乙醇的气敏特性,并优化了ZnO/rGO复合材料溶液的滴涂量。当悬浮液浓度为5 g/L,滴加10μL溶液时,制备出的复合膜传感元件具有最优的性能。在25 ppm、50 ppm和75 ppm浓度下其响应度分别为10%、26%和49%,同时有最短的响应时间和恢复时间。当乙醇蒸气浓度较高(如100 ppm)时,很难恢复到初始状态,材料变得不太稳定,可逆性和恢复性能变差。3.采用微波加热处理ZnO/rGO复合膜传感元件,研究了室温下器件对乙醇的气敏特性。经过低火或者中火温度档位加热以后,有利于气敏特性的提高。与未微波加热处理的复合膜器件相比,加热处理的复合膜器件对不同浓度下的乙醇蒸气均具有良好的响应-恢复特性,可探测乙醇蒸气的下限浓度更低,灵敏度更高,恢复性和重复性更好,但响应/恢复时间要较长一点。其中中火加热的样品响应度最高,10 ppm、25 ppm、50 ppm和75 ppm浓度下对应的响应度分别为21%、34%、44%和53%。进一步研究了不同微波加热时间处理的ZnO/rGO复合膜器件对乙醇蒸气的响应-恢复特性,气敏元件的响应度会随着微波加热时间的升高先增大后减小,当加热时间为4分钟时,其响应度最高,在20 ppm、40 ppm和60 ppm浓度下的响应度分别可达20%、34.6%和46%。当加热时间较长时,样品的响应度会下降。4.采用微波加热处理ZnO/rGO复合膜传感元件,研究了室温下器件对乙醇的选择性,分别测试了对乙醇、甲醇、丙酮和乙醚几种蒸气的响应-恢复特性。复合材料对甲醇和乙醇蒸气的响应度值较大,当浓度低至10 ppm时,其响应度也可达到10%。对丙酮和乙醚蒸气,当蒸气浓度为75 ppm时,其响应度仍低于10%。因此对醇类的选择性最好。