19、基于rGO - ZnO复合材料的丙酮传感器研发

基于rGO - ZnO复合材料的丙酮传感器研发

1. 背景介绍

在21世纪，空气污染已成为影响人类健康的主要问题之一，它使环境变得有毒，增加了诸如阿尔茨海默病、帕金森病、肺癌、哮喘等多种健康风险因素。挥发性有机化合物（VOC）是决定空气质量的重要因素，而丙酮（C₃H₆O）作为关键的VOC之一，来源广泛，包括自然源（如树木、植物、森林火灾和火山气体）以及人为源（如车辆燃烧的燃料、垃圾填埋场、烟草烟雾和工厂废气）。

虽然少量接触丙酮对人体无害，但短期高浓度接触会刺激眼睛、肺部、喉咙和鼻子，还可能导致呕吐、恶心、脉搏加快、头晕、头痛等症状，女性还可能出现月经周期缩短的情况。因此，持续的空气质量监测至关重要。然而，目前市场上的VOC传感器存在一些问题，如商业可用的VOC传感器只能提供总VOC量，结果可靠性存疑；光学传感器检测范围广但价格昂贵，约100美元；一些化学传感器虽有研究，但在实际应用中仍存在响应和恢复时间长、工作温度高等问题。所以，开发低成本、低功耗、宽范围的VOC传感器对室内外空气质量监测具有重要意义。

2. 实验详情

2.1 化学试剂

从澳大利亚Sigma - Aldrich公司购买了还原氧化石墨烯（rGO）、铝掺杂氧化锌纳米粒子墨水（Al - ZnO）和N,N - 二甲基甲酰胺（DMF）。

2.2 丙酮传感器的制备

制备步骤如下：
1. 将5mg的rGO与1.5mL的DMF混合，并在室温下超声处理3小时，使成分均匀混合。
2. 向上述溶液中分散250μL的Al - ZnO墨水，再超声处理3小时。
3. 将纳米粒子墨水与之前制备的rGO - DMF溶液混合