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.