一种激光诱导多孔石墨烯/Au材料及其制备方法与应用

本发明属于化学毒剂检测，具体涉及一种激光诱导多孔石墨烯/au材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、化学战剂一直是战场上谈之色变的“无声杀手”。化学事故也一直是公共安全的最主要威胁之一。毒害气体传感器作为化学毒物侦察与化学威胁感知的重要手段，在国防安全与国民生产领域具有战略价值和长远意义。高效、快速、准确地识别化学毒剂可为后续的及时防护及精准洗消提供充分保障，从而确保人员的充沛战斗力。

2、声表面波传感器、电化学传感器、半导体气敏传感器、石英晶体微天平传感器等都是小型化学毒剂检测的重要研究方向。近年来，随着纳米材料的制备、改性技术工艺的进步和传感器器件结构的发展，半导体气敏传感器受到越来越多的关注。以金属氧化物为核心敏感材料的半导体气敏传感器在实际应用中最为广泛。然而，它们也存在诸多不足，主要为：工作温度通常较高；通常需要一种单独的合成方法；金属氧化物的固有属性(电导率低、工作温度高、一般为粉体)决定此类传感器需额外使用叉指电极和加热电极，因此器件功耗大、体积大。通过优化器件结构的方式解决上述问题已不再适用，必须从核心敏感材料出发，突破金属氧化物的限制。

3、二维层状结构石墨烯一直是国内外毒害气体检测装置研究的重要材料，极具应用前景。同时，可以通过复合贵金属(au、ag、pt、pd)降低待测气体分子在敏感材料表面的吸附活化能、提升活性位点数目、优化反应效率并有效改善敏感材料的识别功能，从而优化气敏传感器的灵敏度、工作温度等。然而，目前制备石墨烯基复合材料的方法通常涉及大量有毒化学药品，环保和经济成本高，产量低，对反应温度和环境氛围要求较高，且制备过程繁杂，最后还需要涂覆于叉指电极且附加加热电极。因此，开发一种快速、高效、经济、环保的石墨烯基复合物的制备方法以应用于气敏传感具有重要意义。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、本发明提出一种激光诱导多孔石墨烯/au材料及其制备方法与应用，以解决如何实现对糜烂性化学毒剂及模拟剂进行简便、快速、灵敏检测的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为了解决上述技术问题，本发明提出一种激光诱导多孔石墨烯/au材料制备方法，该制备方法包括如下步骤：

5、s1.将聚酰亚胺膜固定在载玻片上，使用去离子水和无水乙醇清洗并自然干燥；

6、s2.通过激光雕刻方式在聚酰亚胺膜上形成激光诱导石墨烯区域，使用去离子水和无水乙醇洗涤激光诱导石墨烯区域并自然干燥；

7、s3.在激光诱导石墨烯区域滴加金源前体溶液，待前体液均匀分散且干燥后，进行第二次激光雕刻，使得前体液中的金源分解生成au纳米粒子并锚定于激光诱导石墨烯上，使用去离子水和无水乙醇清洗并自然干燥，得到激光诱导多孔石墨烯/au复合材料。

8、进一步地，步骤s2中，通过绘图软件绘制聚酰亚胺膜上形成的烧蚀区域图案并导入激光器，再通过激光雕刻方式在聚酰亚胺膜上烧蚀形成激光诱导石墨烯区域。

9、进一步地，步骤s2中，绘图软件为coreldraw。

10、进一步地，步骤s2中，激光器为co2激光器。

11、进一步地，步骤s2中，烧蚀区域形状为矩形、圆形、三角形、扇形、直线等形状中的一种或多种组合。

12、进一步地，步骤s2中，烧蚀区域的面积小于6mm2。

13、进一步地，步骤s3中，金源前体溶液的溶质为可溶性含金化合物，溶剂为去离子水或有机溶剂，溶液浓度为0.05～1mol l-1。

14、进一步地，步骤s3中，金源前体溶液的溶质为haucl4·xh2o、kaucl4·xh2o、nh4aucl4·xh2o、naaucl4·xh2o、liaucl4·xh2o、aupph3cl中的一种或多种。

15、此外，本发明还提出一种激光诱导多孔石墨烯/au材料，该激光诱导多孔石墨烯/au材料采用上述方法制备得到。

16、此外，本发明还提出一种激光诱导多孔石墨烯/au材料的应用，上述激光诱导多孔石墨烯/au材料用于制备气敏传感电极，实现对糜烂性化学毒剂及模拟剂的检测。

17、(三)有益效果

18、本发明提出一种激光诱导多孔石墨烯/au材料及其制备方法与应用，制备方法包括：将聚酰亚胺膜固定在载玻片上，使用去离子水和无水乙醇清洗并自然干燥；通过激光雕刻方式在聚酰亚胺膜上形成激光诱导石墨烯区域，使用去离子水和无水乙醇洗涤激光诱导石墨烯区域并自然干燥；在激光诱导石墨烯区域滴加金源前体溶液，待前体液均匀分散且干燥后，进行第二次激光雕刻，使得前体液中的金源分解生成au纳米粒子并锚定于激光诱导石墨烯上，使用去离子水和无水乙醇清洗并自然干燥，得到激光诱导多孔石墨烯/au复合材料。

19、本发明避免传统制备过程所需的高温高压以及惰性气体保护等苛刻条件，制备过程简单高效。同时，激光诱导多孔石墨烯/au复合材料可作为高效的气敏传感器实现对糜烂性化学毒剂及模拟剂的高效、快捷、灵敏检测，在化学侦察以及生物医学领域具有潜在应用。

技术特征：

1.一种激光诱导多孔石墨烯/au材料制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的激光诱导多孔石墨烯/au材料制备方法，其特征在于，步骤s2中，通过绘图软件绘制聚酰亚胺膜上形成的烧蚀区域图案并导入激光器，再通过激光雕刻方式在聚酰亚胺膜上烧蚀形成激光诱导石墨烯区域。

3.如权利要求2所述的激光诱导多孔石墨烯/au材料制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述绘图软件为coreldraw。

4.如权利要求2所述的激光诱导多孔石墨烯/au材料制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述激光器为co2激光器。

5.如权利要求2所述的激光诱导多孔石墨烯/au材料制备方法，其特征在于，步骤s2中，烧蚀区域形状为矩形、圆形、三角形、扇形、直线等形状中的一种或多种组合。

6.如权利要求5所述的激光诱导多孔石墨烯/au材料制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述烧蚀区域的面积小于6mm2。

7.如权利要求1所述的激光诱导多孔石墨烯/au材料制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述金源前体溶液的溶质为可溶性含金化合物，溶剂为去离子水或有机溶剂，溶液浓度为0.05～1mol l-1。

8.如权利要求7所述的激光诱导多孔石墨烯/au材料制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述金源前体溶液的溶质为haucl4·xh2o、kaucl4·xh2o、nh4aucl4·xh2o、naaucl4·xh2o、liaucl4·xh2o、aupph3cl中的一种或多种。

9.一种激光诱导多孔石墨烯/au材料，其特征在于，所述激光诱导多孔石墨烯/au材料采用权利要求1～8任一项所述方法制备得到。

10.一种激光诱导多孔石墨烯/au材料的应用，其特征在于，权利要求9所述的激光诱导多孔石墨烯/au材料用于制备气敏传感电极，实现对糜烂性化学毒剂及模拟剂的检测。

技术总结本发明提出一种激光诱导多孔石墨烯/Au材料及其制备方法与应用，制备方法包括：将聚酰亚胺膜固定在载玻片上，通过激光雕刻方式在聚酰亚胺膜上形成激光诱导石墨烯区域，在激光诱导石墨烯区域滴加金源前体溶液，待前体液均匀分散且干燥后，进行第二次激光雕刻，使得前体液中的金源分解生成Au纳米粒子并锚定于激光诱导石墨烯上，得到激光诱导多孔石墨烯/Au复合材料。本发明避免传统制备过程所需的高温高压以及惰性气体保护等苛刻条件，制备过程简单高效。同时，激光诱导多孔石墨烯/Au复合材料可作为高效的气敏传感器实现对糜烂性化学毒剂及模拟剂的高效、快捷、灵敏检测，在化学侦察以及生物医学领域具有潜在应用。技术研发人员：张玲,黄启斌,赵将,杨杰,傅文翔,杨俊超受保护的技术使用者：中国人民解放军军事科学院防化研究院技术研发日：技术公布日：2024/5/29