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.

Организации из новости

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
«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%
Материаловедение
Машинное обучение
Нанотехнологии
Сенсоры
18 июля 2023
«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
Обнаружены новые особенности спирального антиферромагнетика GdRu2Si2
Международная команда физиков изучила энергетическую структуру спирального антиферромагнетика GdRu2Si2. Были обнаружены новые особенности, что позволит улучшить приборы, использующие магнитную память.
Материаловедение
Нанотехнологии
Спектроскопия
26 декабря 2023