Поиск по сайту:
Главная страница » Каталог статей » О нанометрологии » В.А. Бузановский, "Последние результаты разработок газовых наносенсоров на основе диоксида олова". Часть 2.

Последние результаты разработок газовых наносенсоров на основе диоксида олова. Часть 2




Наносенсор, чувствительный элемент которого имел тонкослойное покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и многослойных углеродных нанотрубок, был изготовлен для определения попутного нефтяного газа и паров этилового спирта. Размер использовавшихся наночастиц диоксида олова соответствовал 10 нм, а многослойные углеродные нанотрубки были равномерно распределены в композитном материале. Устройство было оснащено кондуктометрическим измерительным преобразователем вида «резистор» [18].

Также было установлено, что добавление многослойных углеродных нанотрубок к наночастицам диоксида олова в покрытии чувствительных элементов наносенсоров повышает чувствительность измерений паров этилового и метилового спирта, а увеличение их содержания приводит к росту селективности измерений названных химических соединений [19].

Помимо необработанных многослойных углеродных нанотрубок в покрытии чувствительных элементов наносенсоров применяются и многослойные углеродные нанотрубки с различными функциональными группами. В частности, наносенсор с чувствительным элементом, содержавшим покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и 5% (вес.) многослойных углеродных нанотрубок с гидроксидными функциональными группами, был создан для определения формальдегида в воздухе. В отличие от устройства, чувствительный элемент которого имел покрытие только из наночастиц диоксида олова, наносенсор характеризовался более высокой чувствительностью измерений формальдегида. Предел обнаружения этого химического соединения соответствовал концентрации 3-10_6% [20].

Для определения диоксида азота и оксида углерода был предложен наносенсор с чувствительным элементом, содержавшим покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и многослойных углеродных нанотрубок, обработанных кислородной плазмой. Размер наночастиц диоксида олова составлял 5 нм. По сравнению с устройствами, чувствительные элементы которых имели покрытие только из наночастиц диоксида олова или только из многослойных углеродных нанотрубок, обработанны кислородной плазмой, наносенсор обладал более высокой чувствительностью измерений указанных химических соединений. При температуре чувствительного элемента в диапазоне от 25 до 150 °С предел обнаружения диоксида азота оценивался на уровне 10“7%, а оксида углерода - 10“4%. Влажность анализируемой среды оказывала несущественное влияние на результаты измерений этих химических соединений [21].

В чувствительных элементах наносенсоров используются и однослойные углеродные нанотрубки. В том числе, для определения водорода был применен наносенсор с чувствительным элементом, содержавшим покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и однослойных углеродных нанотрубок. В отличие от устройства, чувствительный элемент которого имел покрытие только из наночастиц диоксида олова, чувствительность измерений водорода была в три раза выше. Наносенсор характеризовался меньшим временем установления показаний и возврата показаний к начальной величине, а также более низкой температурой чувствительного элемента, соответствовавшей наибольшей чувствительности измерений [22].

Наносенсор с чувствительным элементом, содержавшим покрытие из композитного материала на основе нанопроводов диоксида олова и однослойных углеродных нанотрубок, был исследован для определения водорода, кислорода, оксида углерода, аммиака, оксидов азота, а также паров ксилола и ацетона. Наибольшая чувствительность и селективность измерений наблюдалась при определении оксидов азота [23].

Наносенсоры с чувствительными элементами, содержащими покрытие из композитного материала на основе диоксида олова и оксида другого металла. В названных устройствах довольно часто используется композитный материал, состоящий из диоксида олова и оксида цинка. Так, для определения паров триметиламина были изготовлены наносенсоры, чувствительные элементы которых имели покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и нанопрутков оксида цинка (от 5 до 15 (вес.) %). Размер наночастиц диоксида олова соответствовал 40 нм. Диаметр нанопрутков оксида цинка составлял от 1 до 1,5 мкм, а длина-от 8 до 10 мкм. При температуре чувствительных элементов 330 °С устройства обладали высокой чувствительностью и селективностью измерений паров триметиламина, непродолжительным временем установления показаний и возврата показаний к начальной величине. Чувствительность измерений этого химического соединения возрастала с повышением содержания нанопрутков оксида цинка в композитном материале [24].

Наносенсор с чувствительным элементом, содержавшим покрытие из композитного материала на основе мезопористых нановолокон диоксида олова и нановолокон оксида цинка, был создан для определения паров этилового спирта. Диаметр нановолокон указанных оксидов соответствовал 100-150 нм. Устройство характеризовалось линейной зависимостью выходного сигнала от концентрации паров этилового спирта в диапазоне от 3-10-4 до 0,05%, высокой чувствительностью, селективностью и воспроизводимостью результатов измерений, а также быстрым временем установления показаний и возврата показаний к начальному значению [25].

Для определения диоксида азота был предложен наносенсор, чувствительный элемент которого имел покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и нановолокон оксида цинка.. Размер наночастиц диоксида олова составлял от 10 до 15 нм, а диаметр нановолокон оксида цинка - от 55 до 80 нм. При температуре чувствительного элемента 200 °С предел обнаружения диоксида азота соответствовал концентрации 4-10_5% [26].

Наносенсоры с чувствительными элементами, содержавшими покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и наночастиц оксида цинка, были применены для определения формальдегида. Наибольшая чувствительность измерений этого химического соединения наблюдалась у устройства,чувствительный элемент которого имел покрытие с 2,2% (мол.) наночастиц диоксида олова [27].

При создании покрытия чувствительных элементов наносенсоров также используется композитный материал, состоящий из диоксида олова и диоксида титана. Например, наносенсор с чувствительным элементом, содержавшим покрытие из композитного материала на. основе наночастиц диоксида олова и наночастиц диоксида титана, был разработан для определения алканов. В устройстве применялся кондуктометрический измерительный преобразователь вида «резистор». Наносенсор позволял определять легкие алканы с концентрацией 0,01%, а метан с концентрацией 0,05% [28].

Для определения паров этилового спирта также были изготовлены наносенсоры, чувствительные элементы которых имели покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и наночастиц диоксида титана. По сравнению с устройством с чувствительным элементом, содержавшим покрытие только из наночастиц диоксида олова, более высокой чувствительностью измерений паров названного химического соединения обладали наносенсоры, чувствительные элементы которых имели покрытие с менее чем 5% наночастиц диоксида титана. Данные устройства характеризовались и более высокой селективностью измерений паров этилового спирта в присутствии паров воды [29].

В покрытии чувствительных элементов наносенсоров используется и композитный материал, состоящий из диоксида олова и триоксида лантана. В частности, наносенсор с чувствительным элементом, содержавшим толстослойное покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и наночастиц триоксида лантана (3%), был создан для определения водорода. В состав устройства входил кондуктометрический измерительный преобразователь вида «резистор». Наибольшая чувствительность измерений указанного химического соединения достигалась при температуре чувствительного элемента 450 °С. Линейный диапазон измерений водорода соответствовал концентрациям от 1-10~4 до 1,97%. Предел обнаружения этого химического соединения составлял 8-10_6%. Воспроизводимость результатов измерений была не хуже 4-10%, а влажность анализируемой среды незначительно влияла на показания наносенсора [3].

Наносенсор, чувствительный элемент которого имел покрытие из композитного материала на основе нанопрутков диоксида олова и наночастиц триоксида лантана (5% (вес.)), был предложен для определения паров этилового спирта. При температуре чувствительного элемента 200 °С воздействие паров данного химического соединения с концентрацией 0,01% вызывало изменение выходного сигнала предложенного устройства в 213 раз, а наносенсора с чувствительным элементом, содержавшим покрытие только из нанопрутков диоксида олова,~ в 45,1 раза. При температуре же чувствительного элемента 300 °С контакт с парами этилового спирта с концентрацией 0,01% приводил к изменению выходного сигнала устройства только в 16 раз. Наряду с этим, наносенсор демонстрировал высокую селективность измерений паров этилового спирта в присутствии метана и водорода [30].

Для определения паров этилового спирта и попутного нефтяного газа также был применен наносенсор, чувствительный элемент которого имел тонкослойное покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и наночастиц триоксида лантана [18].

В покрытии чувствительных элементов наносенсоров используется и композитный материал, состоящий из диоксида олова и оксида меди. В том числе, наносенсоры с чувствительными элементами, содержавшими покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и наночастиц оксида меди (от 1 до 4%), были разработаны для определения сероводорода. Наибольшей чувствительностью измерений названного химического соединения обладало устройство, чувствительный элемент которого имел покрытие с 1% наночастиц оксида меди. При температуре чувствительного элемента 100 °С этот наносенсор позволял определять сероводород с концентрацией 0,001%. Присутствие в газообразной среде диоксида азота с концентрацией 1 -10_4% или диоксида серы с концентрацией 0,002% не отражалось на результатах измерений сероводорода [31].

Для определения сероводорода в воздухе был изготовлен и наносенсор, чувствительный элемент которого имел тонкослойное покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и наночастиц оксида меди. Устройство было оснащено кондуктометрическим измерительным преобразователем вида «резистор» [32].

Наносенсор с чувствительным элементом, содержавшим тонкослойное покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и наночастиц оксида меди, также был создан для определения паров этилового спирта и попутного нефтяного газа [18].

В покрытии чувствительных элементов наносенсоров применяются и композитные материалы на основе диоксида олова и тетраоксида кобальта, диоксида олова и пентаоксида ванадия, диоксида олова и триоксида молибдена, диоксида олова и оксида никеля, диоксида олова и пентаоксида сурьмы. Кстати, наносенсор, чувствительный элемент которого имел покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и наночастиц тетраоксида кобальта (20%), был предложен для определения оксида углерода. Наибольшая чувствительность измерений указанного химического соединения достигалась при комнатной температуре чувствительного элемента [33].

Для определения оксида углерода также был использован наносенсор с чувствительным элементом, содержавшим покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и наночастиц пентаоксида ванадия. Это устройство обеспечивало возможность определения названного химического соединения как в воздухе, так и в азоте [34].

Наносенсоры, чувствительные элементы которых имели толстослойное покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и наночастиц триоксида молибдена (от 1 до 10% (вес.)), были разработаны для определения диоксида азота в воздухе. Толщина покрытия чувствительных элементов устройств составляла приблизительно 50 мкм. Наибольшей чувствительностью и селективностью измерений указанного химического соединения характеризовался наносенсор с чувствительным элементом, содержавшим покрытие с 10% наночастиц триоксида молибдена. Данное устройство позволяло уверенно определять диоксид азота с концентрацией 5-10_4% [35].

Для определения паров п-бу-тилового спирта был изготовлен наносенсор, чувствительный элемент которого имел покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и наночастиц оксида никеля. В отличие от устройства с чувствительным элементом, содержавшим покрытие только из наночастиц диоксида олова, наносенсор обладал более высокой чувствительностью и селективностью измерений паров n-бутилового спирта [36].

Наносенсор, чувствительный элемент которого имел покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и наночастиц пентаоксида сурьмы, был создан для определения аммиака. Р3азмер наночастиц названных оксидов соответствовал 10-14 нм. Чувствительный элемент устройства функционировал при температуре 79 °С. В наносенсоре применялся кондуктометрический измерительный преобразователь вида «резистор». По сравнению с устройством с чувствительным элементом, содержавшим покрытие только из наночастиц диоксида олова, чувствительность измерений аммиака была в 2,5 раза выше, а время установления показаний - меньше [37].

В покрытии чувствительных элементов наносенсоров используются и композитные материалы на основе диоксида олова и диоксида платины, диоксида олова и триоксида самария, диоксида олова и оксида палладия, а также диоксида олова и триоксида железа. Например, наносенсоры, чувствительные элементы которых имели тонкослойное покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и наночастиц диоксида платины (0,1 или 1% (вес.)), были предложены для определения паров этилового спирта и попутного нефтяного газа. Устройство с чувствительным элементом, содержавшим покрытие с 1% наночастиц диоксида платины, характеризовалось более высокой чувствительностью измерений паров этилового спирта, чем попутного нефтяного газа, а наносенсор, чувствительный элемент которого имел покрытие с 0,1% наночастиц диоксида платины,- более высокой чувствительностью измерений попутного нефтяного газа, чем паров этилового спирта [18].

Для определения оксида углерода и паров этилового спирта в присутствии метана был применен наносенсор с чувствительным элементом, содержавшим покрытие из композитного материала на основе наночастиц диоксида олова и наночастиц триоксида самария (5% (вес.)). При температуре чувствительного элемента 200 °С выходной сигнал устройства при воздействии оксида углерода с концентрацией 0,03% был в 16 раз выше сигнала, соответствовавшего воздействию паров этилового спирта с такой же концентрацией, однако при температуре чувствительного элемента 300 °С выходной сигнал наносенсора при контакте с парами этилового спирта с концентрацией 0,03% уже в 33 раза превосходил сигнал, обусловленный контактом с оксидом углерода той же концентрации. Более того, при температуре чувствительного элемента 350 °С выходной сигнал устройства не зависел от присутствия в анализируемой среде метана [38].

Вернуться Страница 2 из 4 Следующая

Добавить комментарий


Главная страница » Каталог статей » О нанометрологии » В.А. Бузановский, "Последние результаты разработок газовых наносенсоров на основе диоксида олова". Часть 2.