13 January 2023, 21:00

Чернила на основе оксида олова стали основой детекторов спирта

Диоксид олова привлекает внимание ученых в качестве материала для прозрачных электродов, как широкозонный полупроводник и прочее. Кроме того, он обладает достаточно высокой чувствительностью к разнообразным веществам, и поэтому может применяться как компонент газовых сенсоров.

Изготовить нанопорошки и затем пленки диоксида олова для подобных устройств можно разнообразными способами, но все они имеют недостатки. Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Московского физико-технического института, Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики», Российского химико-технологического университета имени Д. И. Менделеева изучили перспективный подход — сольвотермический синтез наноразмерного диоксида олова при атмосферном давлении. Затем они применили его применения для изготовления пленки методом микроэкструзионной печати.

Авторы по каплям добавляли ацетилацетоната олова в ацетилацетоне к разбавленному этанолу при перемешивании и нагревании, и в результате последующего центрифугирования и очистки получили порошок из наночастиц оксида олова. На основе последнего были изготовлены чернила для 3D-принтера, ими на поверхности подложки из оксида алюминия напечатали пленку. Она оказалась немного толще, чем размер исходных частиц, но все равно сохранила наноструктуру.

Ученые продемонстрировали чувствительность сенсора с использованием такой пленки при определении паров спирта в образцах. Так, они смогли выявить этанол при его концентрации от 0,04% при рабочей температуре 200°C. Примечательно, что чувствительность возрастала с увеличением влажности среды, что обычно нехарактерно для такого типа сенсоров. Хотя пока нет однозначного объяснения этому феномену, авторы связывают его с интенсивными поверхностными реакциями между этанолом, адсорбированным кислородом и гидроксильными группами (результат взаимодействия воды и оксида олова).

Так, авторы продемонстрировали эффективность синтеза наночастиц оксида олова сольвотермическим методом при атмосферном давлении, что оказывается проще и безопаснее, чем обычные подходы, требующие больших давлений и сложного дорогого оборудования. Высокая чувствительность полученных также довольно несложным методом сенсоров позволит использовать их в разных областях, а относительно низкая рабочая температура обеспечит их долгую эксплуатацию.

News article profiles

News article publications

Read also

Химики повысили чувствительность сенсоров к сероводороду
Они придумали новый способ, позволяющий при относительно низкой температуре получать наночастицы на основе оксидов олова, бария и лантана, чувствительные к этому ядовитому газу
Inorganic chemistry
Materials Science
New techniques
Sensors
Synthesis
22 April 2023
Исследованы свойства нового ферромагнетика
Команда физиков из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ исследовала электронные и магнитные свойства нового соединения Fe2C. Рассчитанные значения обменных взаимодействий и температуры магнитного перехода этого вещества указывают на наличие у этого материала ряда особых свойств. Теоретическое исследование показывает актуальность синтеза указанного вещества, ставя новые задачи перед экспериментаторами и инженерами.
Materials Science
Spintronics
Synthesis
31 January 2024
«Электронный нос» будет контролировать безопасность пластика вместо людей
Вместе с методами машинного обучения сенсор поможет точнее отслеживать содержание потенциально вредных веществ во вторичном пластике — отличить его от первичного уже удалось с точностью до 98,5%
Machine learning
Materials Science
Nanotechnology
Sensors
18 July 2023
Создан новый композит из оксида индия, нанотрубок и меди для газовых сенсоров
Он оказался чувствителен к широкому классу летучих соединений и особенно к оксиду азота
Composites
Materials Science
Nanotechnology
Sensors
24 May 2023
Ученые улучшили микронагреватели для миниатюрных газовых сенсоров
Они оказались достаточно стабильны и смогут прослужить без критической потери в характеристиках примерно год — весьма неплохо, с учетом их рабочей температуры в 500°С
Analytical chemistry
Materials Science
Sensors
29 March 2023
Органика повысила стабильность катализаторов для водородной энергетики
Они оказались способны ускорять реакцию разложения воды как минимум в течение 1000 циклов при непрерывной работе и были устойчивы даже при температурах 150-200°С.
Alternative energy
Catalysis
Materials Science
New techniques
Synthesis
3 February 2023