Показать меню
13 май 15:16Политика

Чувствительность газовых сенсоров повысили с помощью наночастиц золота и диоксида кремния

Чувствительность газовых сенсоров повысили с помощью наночастиц золота и диоксида кремния

Диоксид кремния и наночастицы золота увеличивают чувствительность детектора к бензолу и этанолу более чем в четыре раза даже в условиях влажного воздуха, согласно исследованию, опубликованному в журнале Nanomaterials. Работа поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ).

Летучие органические соединения — распространенная группа загрязняющих веществ, к которой относятся практически все растворители, используемые в лабораторной практике, продукты нефтепеработки, компоненты лакокрасочных покрытий. Все соединения этой группы в разной степени токсичны для человека. Так, отравление парами этанола приводит к затруднению дыхания, тошноте, головной боли и головокружению, что опасно, в первую очередь, для работников на промышленных предприятиях. Если содержание паров этанола в воздухе превышает 3 %, возникает угроза взрыва. Еще более высокую токсичность имеет бензол. Пары бензола также взрывоопасны при содержании более 1 %. Поэтому бензол и этанол важно уметь детектировать как для мониторинга состояния окружающей среды, так и работы систем безопасности на предприятиях.

Среди химических газовых детекторов наиболее распространены сенсоры на основе оксидов металлов, например, диоксида олова. Пары органических веществ на поверхности чувствительного слоя превращаются в углекислый газ, потому что материал может ускорять химические реакции (проявляет каталитические свойства). При этом электрическая проводимость последнего увеличивается, и специальное оборудование определяет по этому сигналу концентрацию газа. Но оптимальная температура работы таких сенсоров составляет около 300 °С, а влажность окружающей среды дополнительно снижает чувствительность диоксида олова к газам.

В новом исследовании ученых химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, МГТУ имени Н. Э. Баумана и МГТУ «СТАНКИН» (Москва), а также их коллег из Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН (Новосибирск) были изучены способности диоксида кремния и наночастиц золота влиять на чувствительность сенсора из диоксида олова в таких экстремальных условиях.

Чтобы получить материал для сенсора, ученые сначала создали композит из диоксида олова и диоксида кремния. Для этого они долго нагревали основу для материала в водной среде при высоком давлении, а затем полученный порошок композита смешали с коллоидным раствором наночастиц золота и нанесли на подложку из оксида алюминия. Сенсор сравнили с тремя другими: без наночастиц золота, без диоксида кремния и совсем без добавок. Сенсор и с наночастицами золота, и с диоксидом кремния проявляет стабильную высокую чувствительность к бензолу при 350 °С и этанолу при 300 °С с увеличением относительной влажности воздуха как минимум до 20 %. Более того, сигнал такого сенсора выше в два раза по сравнению с сенсором только с наночастицами золота и более чем в четыре раза по сравнению с сенсором из диоксида олова без добавок.

«Диоксид кремния в составе материала увеличивает количество дефектов в кристаллической структуре диоксида олова. Эти дефекты способствуют образованию на поверхности композита положительно заряженных атомов золота, у которых каталитическая активность в разы больше, — объясняет эффект руководитель проекта по гранту РНФ Марина Румянцева, доктор химических наук и профессор кафедры неорганической химии химического факультета МГУ. — Обновленный таким образом сенсор можно будет использовать для определения бензола в воздухе после необходимой аттестации».

По материалам: polit
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Лента новостей
Энтомолог выяснил, где останавливаются на отдых перелетные пчелы11:00Три гробницы с настенными росписями обнаружены в Китае16:00Во время космического полета у человека разрушается больше эритроцитов, чем обычно13:32Повышенное потребление оливкового масла снижает риск смерти от целого ряда болезней15:00Палеонтологи получили доказательство, что панголины жили в плейстоценовой Европе14:00Новый сорт лука не будет вызывать слезы при нарезке10:16Средневековые боевые лошади были ростом с современных пони12:48Тасманийские дьяволы проявили удивительную для падальщиков разборчивость в пище10:32Устойчивых к антибиотикам возбудителей гонореи станут выявлять при помощи нового микрочипа15:48Фазаны бросаются в драку с холодной головой13:32Новый метод сделает более точными карты подземных вод11:00Генетический анализ показал, что дерево личи было введено в культуру дважды13:16Впервые в истории обнаружена магнитосфера у экзопланеты12:00На побережье Турции нашли скелет человека, погибшего во время цунами 3600 лет назад15:48Уникальный обмен веществ сибирского углозуба позволяет ему пережить замораживание13:32В Тибете была открыта гигантская бегония10:48Продвижение сайта в сети17:50Рыбы-брызгуны верно выбирают из двух чисел меньшее или большее15:16
Популярные новости