一种快速QCM湿度传感器及其应用和湿度传感器的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113735461A(43)申请公布日2021.12.03(21)申请号202111108994.5(22)申请日2021.09.22(71)申请人西南交通大学地址610038四川省成都市二环路北一段111号(72)发明人陈向东唐坤丁星余兴林(74)专利代理机构成都智言知识产权代理有限公司51282代理人濮云杉(51)Int.Cl.C03C17/36(2006.01)G01N27/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种快速QCM湿度传感器及其应用和湿度传感器的制备方法(57)摘要本发明提供一种二硫化钼、氧化石墨烯和富勒醇复合QCM湿度传感器及其制备方法，包括以下步骤：水热法合成二硫化钼纳米花；将所述二硫化钼纳米花粉末超声分散形成二硫化钼溶液，并与氧化石墨烯溶液和富勒醇溶液按照一定比例混合得到二硫化钼/氧化石墨烯/富勒醇复合分散溶液；取适量该复合分散液涂覆到QCM基片表面从而得到附着有二硫化钼/氧化石墨烯/富勒醇复合材料薄膜的QCM湿度传感器；本发明的QCM湿度传感器不仅具有很快的响应/恢复速度，还拥有着灵敏度高、重复性好、湿滞小、性能稳定的特点，且该传感器可以用于呼吸监测。CN113735461ACN113735461A权利要求书1/1页1.一种快速QCM湿度传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将钼酸铵和硫脲溶解于去离子水中并进行超声搅拌，得到均匀的混合溶液，其中钼酸铵、硫脲以及去离子水的质量比为1:1.8‑2:30‑35；将得到的混合溶液转移到高温反应釜中采用水热法进行反应；反应完成后，用去离子水和/或无水乙醇洗涤数次后进行离心处理；收集得到二硫化钼，并将收集得到的二硫化钼在真空干燥箱中进行烘干，得到二硫化钼纳米花粉末；步骤2：将二硫化钼纳米花粉末、氧化石墨烯以及富勒醇粉末按照1:1:1的质量比超声分散于去离子水和乙醇的混合溶液中得到浓度均为1～5mg/ml的二硫化钼溶液、氧化石墨烯溶液和富勒醇溶液，将二硫化钼溶液、氧化石墨烯溶液和富勒醇溶液按照1:1：0.2‑0.8的质量比混合，并进行超声处理得到二硫化钼、氧化石墨烯和富勒醇复合分散溶液；步骤3：通过真空镀膜法在石英晶片的第一表面上形成第一电极，在所述石英晶片的第二表面上形成第二电极，得到QCM基片；步骤4：将步骤2中制备得到的二硫化钼、氧化石墨烯和富勒醇复合的分散液涂覆到QCM基片的第二电极表面，并在氮气中干燥6小时‑24小时，得到涂覆有二硫化钼、氧化石墨烯和富勒醇复合薄膜的QCM基片；步骤5：通过涂覆有二硫化钼、氧化石墨烯和富勒醇构成的复合薄膜的QCM基片的谐振频率变化来测量湿度。2.根据权利要求1所述的一种快速QCM湿度传感器的制备方法，其特征在于，步骤1中钼酸铵的含量为2g‑4g，硫脲的含量为4g‑8g；超声搅拌的时间为30分钟‑60分钟；高温反应釜中的反应温度为120℃～200℃，反应时间为6小时‑12小时；离心处理的时间为5分钟‑20分钟，用于离心处理的电机转速为1500rpm‑3000rpm；真空干燥箱的干燥温度为60℃。3.根据权利要求1所述的一种快速QCM湿度传感器的制备方法，其特征在于，步骤4中涂覆到QCM基片的第二电极表面的二硫化钼、氧化石墨烯和富勒醇复合分散液均为1.0‑8.0微升。4.根据权利要求1所述的一种快速QCM湿度传感器的制备方法，其特征在于，步骤2中所述的富勒醇粉末的粒径为15nm‑20nm，氧化石墨烯的片径大于200nm。5.根据权利要求1所述的一种快速QCM湿度传感器的制备方法，其特征在于，步骤3中所述的真空镀膜法为蒸发镀膜法或溅射镀膜法。6.根据权利要求1所述的一种快速QCM湿度传感器的制备方法，其特征在于，所述第一电极和第二电极为金或银。7.根据权利要求1所述的一种快速QCM湿度传感器的制备方法，其特征在于，步骤4中所述涂覆为滴涂法、旋涂法或喷涂法中的任意一种。8.一种快速QCM湿度传感器，其特征在于，所述湿度传感器采用权利要求1到8任意一项所述的湿度传感器制备方法制得。9.由权利要求1到8任意一项制备方法所制得的湿度传感器的应用，其特征在于，通过湿度传感器对人体呼吸进行实时监测。2CN113735461A说明书1/5页一种快速QCM湿度传感器及其应用和湿度传感器的制备方法技术领域[0001]本发明属于湿度传感器技术领域，具体涉及一种快速QCM湿度传感器及其应用和湿度传感器的制备方法。背景技术[0002]为了满足工业、医疗、农业和人类健康等各种应用中对湿度监测的快速增长需求，不同的换能器已广泛用于制造湿度传感器，如叉指电极、场效应晶体管、石英晶体微天平(QCM)等，其中，基于QCM的湿度传感器因其数字频