24 мая 2023, 23:00 Анна Солдатенко

Создан новый композит из оксида индия, нанотрубок и меди для газовых сенсоров

Материаловедение
Нанотехнологии
Сенсоры
Композиты
Создан новый композит из оксида индия, нанотрубок и меди для газовых сенсоров
Упрощенная схема синтеза порошкового нанокомпозита и изготовления чувствительного элемента сенсора

Обнаружение и мониторинг газообразных веществ очень востребованы в промышленности, сельском хозяйстве, экологии и медицине. В результате велик спрос на новые устройства и чувствительные к газам материалы, обладающие улучшенными свойствами. Среди лидеров направления — наночастицы полупроводниковых оксидов металлов, с помощью которых можно обнаруживать широкий спектр органических и неорганических газообразных веществ.

В своей новой работе коллектив ученых из России, Беларуси и Швеции сосредоточился на совершенствовании газовых наносенсоров на основе оксида индия, обладающего относительно низкой энергией активации проводимости, что обеспечит высокую чувствительность устройства. Улучшение газовых сенсоров в основном связано с разработкой наноструктурированных материалов с различной морфологией частиц и их комбинаций друг с другом и другими нанокристаллами. Так можно добиться синергетического эффекта, например, за счет улучшенной адсорбции определяемых молекул или увеличения подвижности зарядов. Авторы предложили композит, в состав которого вошел оксид индия с закрепленными на его частицах углеродными нанотрубками с медью. 

Материал был получен гель-золь методом: ученые добавляли предварительно синтезированный порошок модифицированного медью графена в индийсодержащий гель. Такую смесь обрабатывали ультразвуком и высушивали до образования ксерогеля — геля, из которого удалена вся жидкость. Финальный наноматериал в виде порошка получали прокаливанием — его использовали для изучения свойств. Также из исходной смеси авторы изготавливали чувствительные элементы одноэлектродного газового датчика, чтобы проверить, насколько их разработка поможет в определении различных летучих веществ.

Нанокомпозит обладает кристаллической структурой с большим количеством дефектов, влияющих на энергетическое состояние поверхности и концентрацию свободных электронов. Это, в свою очередь, обусловливает и высокую чувствительность материала к газам с окислительными (NO2) и восстановительными (ацетон, этанол, метан) свойствами; оптимальная рабочая температура составила 280–510°С. Наибольшую эффективность материал показал в случае NO2, а зависимость сигнала от концентрации газа была линейной, что очень удобно на практике.

«В целом полученные нанокомпозиты представляют большой научный интерес и перспективны для практического применения в высокочувствительных сенсорах газов различной химической природы. Предлагаемый подход к синтезу также можно использовать для получения широкого спектра наноматериалов и композиций с контролируемыми фазами и микроструктурами», — считают авторы работы.

Публикации из новости

Читайте также

Тульские ученые создали глюкометр нового поколения на основе нанокомпозита из красителей
Получившийся датчик глюкозы чувствителен, селективен и недорог, а потому может стать достойной заменой импортных тест-полосок
Композиты
Материаловедение
Наномедицина
Нанотехнологии
Сенсоры
14 мая 2022
«Растянутые гармошки» помогут увеличить емкость энергонакопителей
Внедрение в гармошкообразные наночастицы молекул растворителя обеспечило более равномерное распределение проводящего наполнителя в композите. В результате тот сможет не только накапливать больше энергии, но и станет чувствительнее к внешнему электрическому полю
Композиты
Материаловедение
Нанотехнологии
Электроника
22 мая 2023
Новый датчик защитит стеклопластики ото льда и проверит их целостность
Его можно внедрить в композитное крыло самолета, лопасть ветряка, пролет моста, кузов автомобиля, днище яхты или любую конструкцию из стекловолоконных полимерных композиционных материалов без запекания ее в автоклаве
Композиты
Материаловедение
Нанотехнологии
22 декабря 2022
Графеновые квантовые точки и золото оказались эффективны в очистке воды
Пористые металл-графеновые композиты смогли очистить воду от ртути, а также обладали люминесценцией, необходимой для отслеживания сорбента с поглощенным загрязнителем
Композиты
Материаловедение
Нанотехнологии
Экология
23 ноября 2022
Физики настроили прочность и теплопроводность графен-никелевого композита
Для этого оказалось достаточно всего лишь варьировать соотношение двух компонентов материала. Такое сочетание свойств позволит использовать подобные композиты в устройствах гибкой электроники и литий-ионных аккумуляторах нового поколения
Композиты
Материаловедение
Углеродные материалы
8 июня 2023
Легирование перовскитов позволило им излучать свет с разными длинами волн
Весь процесс происходил в растворе при комнатной температуре, а для точной настройки длины волны излучаемого света необходимо было лишь менять соотношение добавляемых прекурсоров — источников ионов иттербия и марганца
Материаловедение
Нанотехнологии
Нанофотоника
7 июня 2023