Síntesis fácil de óxido de estaño mesoporoso similar a un agujero de gusano a través del autoensamblaje inducido por evaporación y las propiedades mejoradas de detección de gas

Resumen

Se sintetizó óxido de estaño mesoporoso similar a un agujero de gusano mediante un método fácil de autoensamblaje inducido por evaporación (EISA), y se evaluaron las propiedades de detección de gas para diferentes gases objetivo. Se investigó el efecto de la temperatura de calcinación sobre las propiedades de detección de gas del óxido de estaño mesoporoso. Los resultados demuestran que el sensor de óxido de estaño mesoporoso calcinado a 400 ° C exhibe una selectividad notable para los vapores de etanol en comparación con otros gases objetivo y tiene un buen desempeño en la temperatura de operación y el tiempo de respuesta / recuperación. Esto podría atribuirse a su alta superficie específica y estructura porosa, que pueden proporcionar más sitios activos y generar más especias de oxígeno quimisorbidas para promover la difusión y adsorción de moléculas de gas en la superficie del material sensor de gas. Se proponen un posible mecanismo de formación del óxido de estaño mesoporoso y el mecanismo mejorado de detección de gas. El óxido de estaño mesoporoso muestra una aplicación de detección prospectiva en los campos de sensores de gas.

Antecedentes

Entre los óxidos metálicos semiconductores, el dióxido de estaño (SnO ₂ ), un semiconductor con banda prohibida amplia (3,6 eV) con una estructura cristalina de tipo rutilo, ha atraído mucha atención para diversas aplicaciones potenciales en los campos de los materiales anódicos de las baterías de iones de litio [1], las células solares sensibilizadas con colorantes [2 ], fotocatálisis [3,4,5], materiales conductores [6] y sensores de gas [7] debido a su gran banda prohibida, naturaleza no estequiométrica, excelente movilidad electrónica y estabilidad. En la actualidad, los sensores de gas desempeñan un papel muy importante en el control de la contaminación ambiental [8], la calidad del aire interior, la salud pública, el diagnóstico de enfermedades no invasivas y las aplicaciones industriales. Muchos óxidos metálicos semiconductores como ZnO [9], Co ₃ O ₄ [10], WO ₃ [11,12,13,14,15], NiO [16, 17] y SnO ₂ [18,19,20,21,22,23] se han utilizado para aplicaciones de detección de gas debido a su excelente respuesta, alta sensibilidad, buena confiabilidad y bajo costo. Entre ellos, SnO ₂ ha sido ampliamente investigado para sensores de gas con una gran sensibilidad hacia varios gases, incluyendo acetona [24], dióxido de nitrógeno [25], tolueno [26], etanol [27], formaldehído [28, 29] y metanol [30].

Las propiedades de SnO ₂ dependen directamente de su estado estructural y morfológico, como la fase, el tamaño de partícula y la banda prohibida. Por lo tanto, se hicieron muchos esfuerzos para sintetizar SnO ₂ en morfologías nanoestructuradas útiles para adaptar sus propiedades químicas y físicas [17, 31, 32]. Entonces, varios SnO ₂ Se han obtenido nanoestructuras con diferentes morfologías, que presentan buenas propiedades de detección para muchos gases de prueba. Mientras tanto, SnO ₂ con estructura mesoporosa posee un área de superficie específica alta y una distribución de tamaño de poro estrecha, lo que puede proporcionar más sitios activos in situ para una interacción superior de SnO ₂ polvos con gas analito y fácil difusión del gas en las capas de detección porosas; podría mejorar aún más las propiedades de detección de gas. SnO mesoporoso ₂ se ha preparado previamente a través de varios métodos, incluidos los métodos sol-gel y sonoquímicos que utilizan moldes supramoleculares. Sin embargo, la literatura relacionada con la preparación de SnO ₂ indican que un método simple y económico para sintetizar SnO ₂ mesoporoso sigue planteando un desafío y es necesario seguir mejorando. Además, el autoensamblaje inducido por evaporación es un método bastante eficaz para la síntesis de nanocristales porosos y tiene las ventajas de tamaños de poros homogéneos, morfologías controlables y condiciones de reacción suaves [33, 34].

En este artículo, se empleó un proceso de autoensamblaje fácil inducido por evaporación para sintetizar SnO ₂ mesoestructura en condiciones suaves para una aplicación eficaz del sensor de gas. La microestructura, morfología y propiedades de detección del mesoporoso SnO ₂ fueron investigados sistemáticamente. Los resultados de la prueba sobre las propiedades de detección de gas mostraron el SnO ₂ mesoporoso preparado tenían una buena sensibilidad a una temperatura de funcionamiento adecuada, y las propiedades mejoradas de detección de gas estaban estrechamente relacionadas con sus poros interconectados y facetas expuestas. Además, también se discutió el posible mecanismo de las propiedades mejoradas de detección de gas.

Métodos

Todos los productos químicos utilizados en los experimentos fueron reactivos de grado analítico adquiridos de Sinopharm Chemical Reagent Co. Ltd. y se utilizaron sin purificación adicional. En un procedimiento típico, 0.42 g SnCl ₄ · 5H ₂ Primero se disolvieron O y 0,336 g de ácido cítrico en 10 ml de agua desionizada. 0,144 g de agente director de estructura (plantilla) (EO) ₂₀ (PO) ₇₀ (EO) ₂₀ (P123) se disolvió en 10 ml de etanol y se añadió 1 ml de ácido nítrico como inhibidor de la condensación. A continuación, se añadió solución de P123 a la solución de estaño con agitación vigorosa. La mezcla formada se cubrió con una película de PE, se agitó a 60 ° C en un baño de agua durante 2 h, y luego se puso en un horno de secado a 60 ° C para someterse al proceso de evaporación del solvente. El sólido formado se calcinó en aire durante 3 h para eliminar la plantilla y finalmente producir el SnO ₂ mesoporoso. . El mesoporoso SnO ₂ calcinadas a 350, 400 y 450 ° C se denominaron SnO ₂ -350 ° C, SnO ₂ -400 ° C y SnO ₂ -450 ° C, respectivamente.

El análisis de fase se realizó en el D / MAX2550VB ⁺ Difractómetro de rayos X con un voltaje de aceleración de 40 kV y una corriente de emisión de 300 mA, radiación Cu Kα ( λ =1,5405 Å) como fuente de radiación y grafito como monocromador; 2 θ Se detectó un rango de 0,5 ° a 80 ° a una velocidad de exploración de 0,02 ° / s. Las imágenes de espectroscopía electrónica de transmisión (TEM) y microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM) de los productos fueron tomadas por un Tecnai G ² -Microscopía electrónica 20ST a 220 kV. El N ₂ Las isotermas de adsorción-desorción se registraron a 77 K y se analizaron utilizando un analizador de área de superficie ASAP 2020. Las áreas de superficie específicas se calcularon utilizando la ecuación de Brunnauer-Emmett-Teller (BET) y las estimaciones de las distribuciones de tamaño de poro se dedujeron mediante métodos de Barrett-Joyner-Halenda (BJH). Los espectros de infrarrojos por transformada de Fourier (FTIR) de las muestras se registraron en un espectrofotómetro Nicolet Nexus 670 FTIR usando gránulos de KBr, y la mezcla se prensó en un gránulo para la medición de IR. El espectro de fotoluminiscencia (PL) se midió en un HITACHI FL-4500 a temperatura ambiente utilizando una lámpara Xe con una longitud de onda de 310 nm como fuente de excitación.

En primer lugar, los polvos de SnO ₂ mesoporoso se mezclaron con terpineol saturado con metilcelulosa para formar una suspensión espesa diluida. Luego, la suspensión se revistió sobre un tubo de cerámica de alúmina que se imprimió con un par de electrodos de oro y cuatro alambres de Pt. Después de secarse en condiciones ambientales, el tubo de cerámica se calentó a 350 ° C durante 3 h. Finalmente, se insertó una pequeña bobina de aleación de Ni-Cr en el tubo como calentador para proporcionar la temperatura de funcionamiento.

La prueba de detección de gas se realizó en un sistema WS-30A (Weisheng Electronics Co., Ltd., China). Antes de las mediciones, el dispositivo se envejeció a 350 ° C durante 48 h en aire para mejorar la estabilidad. La respuesta se definió como Ra / Rg, donde Ra y Rg eran las resistencias del sensor expuesto al aire y en atmósfera reductora, respectivamente. Los tiempos de respuesta y recuperación se definieron como el tiempo que tarda el sensor en alcanzar el 90% del cambio de resistencia total en el caso de adsorción y desorción, respectivamente. Las propiedades de detección de humedad del SnO ₂ mesoporoso Los sensores se estudiaron a la temperatura de funcionamiento óptima bajo cuatro diferentes humedades relativas (RH) (24, 43, 75 y 97%) utilizando soluciones saturadas de CH ₃ COCINAR, K ₂ CO ₃ , NaCl y K ₂ SO ₄ , respectivamente. El principio de prueba de los sensores de gas fue similar al descrito en la literatura [21].

Resultados y discusión

Como se ilustra en la Fig.1, SnO ₂ mesoporoso Los polvos se prepararon mediante agregación micelar, evaporación, autoensamblaje y eliminación de tensioactivos. En primer lugar, las especies de estaño y las moléculas de P123 se mezclaron uniformemente para formar la solución original. El P123 sirvió como una especie de agente director de estructura en el experimento, que posteriormente se ensambló en micelas como mesofase de cristal líquido. En condiciones solvotermales, las micelas P123 podrían adsorberse en las superficies de Sn (OH) ₄ durante el progreso lento de la evaporación en la solución o SnO ₂ por enlaces de coordinación débiles para formar intermedios complejos de tipo corona-éter que inhiben el crecimiento del SnO ₂ partículas [35]. Como resultado, SnO uniforme ₂ Se obtuvieron nanocristales. Mediante el autoensamblaje inducido de estas partículas y la eliminación del tensioactivo mediante un simple tratamiento térmico, el SnO ₂ de estructura mesoporosa se obtuvo con éxito, que fue responsable de la alta superficie y volumen de poros.

Las estructuras cristalinas del SnO ₂ mesoporoso sintetizado Se investigaron muestras con diferentes temperaturas de calcinación mediante mediciones de XRD, y sus patrones se muestran en la Fig. 2. La formación de la mesoestructura se confirmó mediante patrones de XRD de ángulo pequeño (Fig. 2a). Muestra SnO ₂ -400 ° C muestra un pico de difracción más fuerte alrededor de 1,7 °, característico de la estructura mesoporosa, mientras que la muestra SnO ₂ -350 ° C no muestra un pico mesoporoso característico. La muestra SnO ₂ -450 ° C exhibe un pico de difracción relativamente más débil y más amplio, lo que revela que una temperatura de calcinación más alta puede resultar en el colapso de la mesoestructura y la reducción del pico de difracción correspondiente. La Figura 2b indica los correspondientes patrones de XRD de gran angular de SnO ₂ mesoporoso calcinado a diferentes temperaturas. Todos los picos de difracción están indexados a la estructura de rutilo tetragonal de SnO ₂ (Tarjeta JCPDS Nº 41-1445) [36]. Los picos de difracción a 26,7 °, 33,9 ° y 52,0 ° se pueden indexar como los planos de celosía (110), (101) y (211), respectivamente. Además, la mayor intensidad de SnO ₂ las reflexiones para una temperatura de calcinación más alta indican una mejor cristalinidad. Los picos muy ensanchados indican que el SnO ₂ los polvos están compuestos de cristalitos de pequeño tamaño, lo que concuerda bien con los resultados de TEM.

Las propiedades de textura y estructuras de poros de diferentes muestras se midieron con el N ₂ isoterma de adsorción / desorción. El N ₂ curvas de isoterma de adsorción / desorción de SnO ₂ mesoporoso calcinadas a diferentes temperaturas (Fig. 3a) exhiben una rama de adsorción de tipo IV con un tipo distinto H3 bucle de histéresis, y este tipo de isoterma es una característica típica de las estructuras mesoporosas [37,38,39,40,41]. El resultado se confirma además por las distribuciones de tamaño de poro de BJH correspondientes (Fig. 3b). Las áreas de superficie específicas de Brunauer-Emmett-Teller (BET) ( S _APUESTA ) de SnO ₂ -350 ° C, SnO ₂ -400 ° C y SnO ₂ Se calculó que -450 ° C son 281, 356 y 307 m ² / g, sin una disminución evidente con el aumento de la temperatura de calcinación, lo que indica la buena estabilidad térmica del SnO ₂ mesoporoso preparado mediante el método de autoensamblaje inducido por evaporación en un solo paso (EISA). Mientras tanto, el volumen total de poros ( V _poros ) y diámetro medio de poro ( d _poros ) se calcularon, respectivamente, en 0,14, 0,28 y 0,22 cm ³ / gy 2.9, 5.3 y 4.7 nm (Tabla 1). Muestra un ligero aumento en las propiedades texturales de 350 a 400 ° C, que se atribuye a la eliminación completa de la plantilla orgánica y la posible interconexión de los sistemas de poros, mientras que la pequeña disminución de 450 a 400 ° C se debe al ligero colapso de la mesoestructura.

La mesoestructura de las muestras pudo ser confirmada por las imágenes TEM. Imágenes TEM típicas de SnO ₂ sintetizado Las muestras calcinadas a diferentes temperaturas se muestran en la Fig. 4. Muestra claramente los mesoporos en forma de agujero de gusano, que se formaron por la agregación de nanopartículas uniformes. Tal estructura de poros es similar a la del SnO ₂ muestras fabricadas por otros investigadores [42, 43]. La estructura mesoporosa en forma de agujero de gusano se puede mejorar aumentando la temperatura de calcinación de 350 a 400 ° C (Fig. 4a, b). El patrón SAED (difracción de electrones de área seleccionada) de SnO ₂ -400 ° C (Fig. 4b) demuestra la estructura policristalina de casiterita, mostrando tres amplios anillos de difracción correspondientes a reflejos (110), (101) y (221), respectivamente, que son bien consistentes con los resultados de XRD. La imagen HRTEM de SnO ₂ -400 ° C (Fig. 4c) mostró claramente su franja de celosía y el espaciado de franja de celosía de SnO ₂ -400 ° C nanopartículas es 0.32 nm, que representa el plano basal (110) de SnO ₂ cristales. La estructura mesoporosa puede retenerse bien después de la calcinación a 450 ° C (Fig. 4d), lo que indica la excelente estabilidad térmica del SnO ₂ mesoporoso .

Los espectros FTIR de diferentes muestras se muestran en la Fig. 5a. La banda de estiramiento característica a 1658 cm ⁻¹ se asigna al grupo C =O. Las bandas de vibración alrededor de 2803, 1381 y 1349 cm ⁻¹ se atribuyen a vibraciones de CH ₂ especies. Las bandas alrededor de 763 y 623 cm ⁻¹ se asignan a diferentes modos de vibración de los grupos O – Sn – O y Sn – O – Sn. Indicó que hay una plantilla orgánica residual en la muestra SnO ₂ -350 ° C. Cuando la temperatura calcinada aumenta, las bandas a 1658, 2803, 1381 y 1349 cm ⁻¹ disminuyen debido a la descomposición de las especies orgánicas. Estas bandas desaparecieron para la muestra SnO ₂ -450 ° C, lo que indica que la plantilla de tensioactivo se había eliminado completamente mediante calcinación a 450 ° C. La espectroscopia de fotoluminiscencia (PL) es una técnica adecuada para determinar la calidad cristalina y la estructura fina del excitón [44]. Se realizaron espectros de emisión PL a temperatura ambiente para investigar las propiedades ópticas del SnO ₂ mesoporoso . La Figura 5b muestra los espectros de emisión PL del mesoporoso SnO ₂ con diferentes temperaturas de calcinación, y la longitud de onda de excitación fue de 310 nm. Las muestras calcinadas a 400 y 450 ° C exhiben dos picos principales en los espectros de emisión. Una banda de emisión está a unos 390 nm y la otra a unos 458 nm, lo que indica que el aumento de la temperatura de 400 a 450 ° C tiene poco efecto sobre las propiedades ópticas de las muestras, ya que la brecha de energía del SnO _{2 a granel} fue de 3,62 eV. Sin embargo, los picos de SnO ₂ -350 ° C son notablemente más altos que los de las muestras calcinadas a 400 y 450 ° C, y esto puede atribuirse a la plantilla orgánica residual, que da como resultado defectos estructurales en la superficie [45, 46]. El pico a 390 nm es independiente de la concentración de vacantes de oxígeno y proviene de defectos estructurales o centros luminiscentes, como nanocristales y defectos de SnO ₂ . Los defectos se encuentran principalmente en la superficie de las nanoestructuras y podrían formar una serie de niveles de energía metaestable dentro de la banda prohibida del SnO ₂ mesoporoso. atrapando electrones de la banda de valencia. Esto hace una contribución a la luminiscencia o intersticiales de Sn formados durante el proceso de autoensamblaje inducido por evaporación [47]. El pico a 458 nm se atribuye a defectos relacionados con el oxígeno que se han introducido durante el proceso de crecimiento [48]. La intensidad de dos bandas de emisión aumenta con el aumento de la temperatura calcinada, mientras que la posición de dos bandas de emisión no tiene cambios obvios.

Las propiedades de detección de gas del mesoporoso SnO ₂ Los sensores se muestran en la Fig. 6. Generalmente, la respuesta de los sensores de gas está influenciada por su temperatura de trabajo [49, 50]. Por lo tanto, las respuestas del mesoporoso SnO ₂ Se investigan sensores con diferentes temperaturas de calcinación hasta 200 ppm de etanol a diferentes temperaturas de funcionamiento (Fig. 6a) para determinar las temperaturas óptimas de funcionamiento. Revela que las respuestas del mesoporoso SnO ₂ calcinado a 400 ° C permaneció más alto a diferentes temperaturas de funcionamiento y, sin embargo, se encuentra que las respuestas se reducen con un aumento o disminución de la temperatura de funcionamiento. Sin embargo, las respuestas del mesoporoso SnO ₂ Los calcinados a diferentes temperaturas tienen una tendencia similar, aumentando primero y disminuyendo después con el aumento de la temperatura de funcionamiento y el máximo se produce a 200 ° C, lo que indica que la temperatura de trabajo óptima del SnO mesoporoso ₂ calcinado a diferentes temperaturas al etanol es de 200 ° C, y las siguientes discusiones se basan en los resultados medidos a 200 ° C.

La Figura 6b muestra las curvas de relación probadas a 200 ° C entre las respuestas y la concentración de etanol para el SnO ₂ mesoporoso sensores calcinados a diferentes temperaturas. Muestra que la concentración óptima de etanol es de 200 ppm para SnO ₂ mesoporoso calcinado a diferentes temperaturas. SnO mesoporoso ₂ calcinado a 400 ° C presenta la respuesta más alta, y su respuesta a 200 ppm de etanol alcanza 41,6, que es mucho más alta que la calcinada a 350 y 450 ° C. La Figura 6c muestra las curvas de respuesta-recuperación del mesoporoso SnO ₂ sensores de etanol, que se prueban en las mismas condiciones (la temperatura de funcionamiento es de 200 ° C) para realizar una comparación. Reveló que la velocidad de respuesta del SnO ₂ El sensor de -400 ° C es más alto que SnO ₂ -350 ° C y SnO ₂ -450 ° C. El tiempo de respuesta y recuperación del SnO ₂ El sensor de -400 ° C fue de 31 y 2 s, respectivamente. Con el aumento de la concentración de etanol de 10 a 200 ppm, las curvas de propiedades de detección de gas muestran una tendencia creciente y la respuesta máxima fue de 41,6 a 200 ppm. Sin embargo, cuando la concentración de etanol aumenta continuamente a 400 ppm, su sensibilidad disminuye y muestra una nivelación de 400 a 2000 ppm, debido a que la sensibilidad de los sensores estaba saturada. Además, las respuestas de SnO ₂ -350 ° C y SnO ₂ -450 ° C muestran una tendencia variable similar, pero las respuestas son mucho más bajas que las de SnO ₂ -400 ° C. La selectividad es otro parámetro importante para evaluar la capacidad de detección de un sensor de gas [51, 52]. La Figura 6d muestra un gráfico de barras del mesoporoso SnO ₂ sensores con diferentes temperaturas de calcinación a 200 ppm de etanol, metanal, metanol y acetona a la temperatura de funcionamiento de 200 ° C. Como se muestra en la Fig. 6d, los sensores exhiben la respuesta más alta al etanol contra otros gases objetivo. Además, los sensores son menos sensibles a la acetona. Mientras tanto, la respuesta del mesoporoso SnO ₂ calcinado a 350, 400 y 450 ° C a 200 ppm de etanol es 9,3, 41,6 y 30,5, respectivamente. También se puede observar que las respuestas del SnO ₂ Sensor de -350 ° C a 200 ppm de etanol, metanal, acetona y metanol son menos de 10 a 200 ° C. Estos resultados demuestran que el SnO ₂ mesoporoso preparado Los sensores pueden detectar selectivamente vapores de etanol con la interferencia de otros gases y tener un buen desempeño en la temperatura de operación y el tiempo de respuesta / recuperación.

La humedad relativa (RH) tiene un efecto sobre la respuesta del gas de los sensores de gas a base de óxido metálico. Por lo tanto, la influencia de la HR en este mesoporoso SnO ₂ Se investigó el sensor, y las respuestas hacia 200 ppm de etanol bajo diferentes HR se muestran en la Fig. 7a. Está claro que las respuestas disminuyeron a medida que aumentaba la HR en comparación con las condiciones secas. Por debajo del 97% de HR, la respuesta fue de aproximadamente 17.2, 30.3 y 5.1 para los sensores SnO ₂ -450 ° C, SnO ₂ -400 ° C y SnO ₂ -350 ° C, que fueron superiores a los valores encontrados cuando la HR fue de 43 y 75%. Además, el SnO ₂ -400 ° C demostró ser menos afectado por la presencia de humedad, mostrando una menor disminución en la respuesta al etanol. La estabilidad a largo plazo del SnO ₂ El sensor de -400 ° C se probó durante 10 días bajo 200 ppm de etanol a la temperatura de funcionamiento de 200 ° C, como se muestra en la Fig. 7b. Se muestra que la respuesta cambia todos los días, pero las desviaciones máximas de las respuestas al etanol son inferiores al 10%. Claramente, el sensor basado en el mesoporoso SnO ₂ -400 ° C tiene una excelente estabilidad a largo plazo, que puede utilizarse como un candidato prometedor para aplicaciones prácticas de detección de gases.

Basado en los resultados de las propiedades de detección de gas para el mesoporoso SnO ₂ sensores con diferentes temperaturas de calcinación, se reveló que el mesoporoso SnO ₂ El sensor de -400 ° C tiene el mejor rendimiento integral, que se puede atribuir a la gran superficie y volumen de poros formados a través de la inducción del proceso de autoensamblaje. Muestra una ligera disminución en las propiedades de textura y detección de gases cuando la temperatura calcinada aumenta de 400 a 450 ° C, lo que indica que el SnO ₂ mesoporoso tiene buena estabilidad química y estabilidad térmica. Además, la disminución se debe al ligero colapso de la mesoestructura. El mesoporoso SnO ₂ El sensor de -350 ° C tiene el peor rendimiento general, lo que se atribuye a la obstrucción del canal por la plantilla orgánica residual. Cuando la temperatura calcinada se elevó a 400 ° C, la plantilla orgánica se eliminó por completo y puede formar los canales de poros interconectados para mejorar aún más el rendimiento de detección de gas.

Algunos resultados de detección de etanol de SnO ₂ Los materiales basados en la literatura se resumen en la Tabla 2. Nuestro SnO ₂ mesoporoso las nanopartículas exhibieron un mejor rendimiento de detección de etanol. El SnO ₂ -400 ° C muestra la excelente respuesta 41,6 a 200 ° C para 200 ppm de etanol gaseoso. Los resultados indican que el SnO ₂ mesoporoso sintetizado es un material sensor de gas prometedor para la detección de etanol.

De acuerdo con los resultados anteriores, propusimos el mecanismo de las propiedades mejoradas de detección de gas en la Fig. 8. Generalmente, el canal conductor estrecho en SnO ₂ nanocristalinos y barrera de alto potencial entre SnO ₂ nanocristalinos hace que el sensor de gas muestre un alto valor de resistencia. Mientras tanto, la acumulación de SnO ₂ Las nanopartículas dificultan la difusión efectiva de gases, lo que da como resultado la degradación de las propiedades de detección de gases. Por lo tanto, mejorar la estructura de los poros y aumentar el área de la superficie específica son formas eficientes de mejorar la sensibilidad del sensor. A microescala, cuando el sensor de gas se expone al aire, las especies de oxígeno son ionosorbidas en SnO ₂ superficie (O ₂ ^- , O ^- o O ²⁻ ) [18, 53] al atrapar los electrones de la banda de conducción y crear una capa de agotamiento cerca de la superficie de la partícula. En aire seco, O ^- es la especie predominante de oxígeno ionosorbido [27, 54]; por lo tanto, una reacción entre O ^- especie ionosorbida en SnO ₂ mesoporoso Se producen nanopartículas y etanol. Como resultado, los electrones se devuelven a la banda de conducción de SnO ₂ y el O ^- las especies se transforman en agua y dióxido de carbono. Esto da como resultado una disminución de la capa de agotamiento junto con una disminución de la resistencia. Por lo tanto, en los experimentos, el SnO ₂ mesoporoso con un área de superficie específica alta puede proporcionar sitios más activos y generar más especias de oxígeno quimisorbidas en la superficie, lo que aumenta la capa de agotamiento de SnO ₂ . Además, la estructura porosa y el tamaño nano de SnO ₂ Las partículas permiten una difusión eficiente de oxígeno y gas de prueba (etanol) a los sitios activos, lo que hace que el sensor muestre una respuesta más alta al gas objetivo (etanol).

Conclusiones

En resumen, el SnO ₂ con nanoestructuras mesoporosas se fabricaron con éxito mediante la técnica de autoensamblaje inducido por evaporación, utilizando el copolímero tribloque P123 como plantilla y cloruro de estaño (IV) pentahidratado como precursor del metal, y se calcinó a diferentes temperaturas. Los resultados revelaron que el mesoporoso SnO ₂ tener buena estabilidad química y térmica. En los estudios de detección de gas, el mesoporoso SnO ₂ exhibió propiedades mejoradas de detección de gas, como un tiempo de respuesta / recuperación rápido, alta sensibilidad y buena selectividad de detección al etanol. SnO mesoporoso ₂ calcinado a 400 ° C presenta la respuesta más alta, y su respuesta a 200 ppm de etanol alcanza 41,6. Esto podría atribuirse a su alta área de superficie específica y estructura de poros interconectados, que pueden proporcionar sitios más activos y generar más especias de oxígeno quimisorbidas para promover la difusión de moléculas de etanol y su adsorción en la superficie del SnO _{2 . Creemos que el mesoporoso SnO ₂ podría tener una excelente aplicación de detección en el campo de la detección de contaminación, el diagnóstico médico y la seguridad industrial.}

Abreviaturas

APUESTA:: Brunauer-Emmet-Teller
BJH:: Barrett-Joyner-Halenda
d _poros :: Diámetro de poro medio
EISA:: Autoensamblaje inducido por evaporación
JCPDS:: Estándares de difracción de polvo del Comité Conjunto
P123:: (EO) ₂₀ (PO) ₇₀ (EO) ₂₀
PL:: Fotoluminiscencia
S _APUESTA :: Áreas de superficie específicas
SnO ₂ :: Óxido de estaño
TEM:: Microscopía electrónica de transmisión
V _poros :: Volumen total de poros
XRD:: Difracción de rayos X

Los andamios nHAC / PLGA híbridos con óxido de grafeno facilitan la proliferación de células MC3T3-E1 Efecto del método de síntesis de nanopartículas de manganita La1 - xSr x MnO3 en sus propiedades

Nanomateriales

Materiales poliméricos

Biologicos

Teñir

Especias