Композиция оксида индия с графеном, полученная золь-гель методом, и одноэлектродные газовые сенсоры на ее основе

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Золь-гель методом получены композиты оксида индия с графеном (содержание графена 0–6.0 мас. %). Исследованы фазовый состав, микроструктура и газочувствительные свойства полученных материалов. Композиты состоят из обособленных фаз In2O3 и графена, при этом графен преимущественно адсорбируется на поверхности зерен оксида (размер кристаллитов оксида индия 8–11 нм). Нанокомпозиты характеризуются повышенной газовой чувствительностью к газам как восстановительной (CH4, ацетон), так и окислительной (NO2) природы. Повышение сенсорного отклика к газам окислительной природы проявляется в заметно большей степени. Можно предположить, что основными факторами, влияющими на сенсорные свойства композиции, являются высокая дефектность фаз In2O3 и графена, возрастание удельной поверхности композитов по сравнению с индивидуальным In2O3, вероятное формирование p–n‑переходов в зоне контакта оксида индия и графена. Введение добавки графена в состав оксида индия способно улучшить основные эксплуатационные свойства одноэлектродных полупроводниковых сенсоров (сенсорный отклик, время срабатывания и восстановления).

Об авторах

Ю. С. Гайдук

Белорусский государственный университет

Email: haidukys@bsu.by
Беларусь, 220030, Минск, пр-т Независимости, 4

А. Е. Усенко

Белорусский государственный университет

Email: haidukys@bsu.by
Беларусь, 220030, Минск, пр-т Независимости, 4

Л. С. Рутковская

Белорусский государственный университет

Email: haidukys@bsu.by
Беларусь, 220030, Минск, пр-т Независимости, 4

Р. П. Голодок

Институт порошковой металлургии им. Академика О.В. Романа НАН Беларуси

Email: haidukys@bsu.by
Беларусь, 220072, Минск, ул. Платонова, 41

А. С. Тимоненкова

Белорусский государственный университет

Email: haidukys@bsu.by
Беларусь, 220030, Минск, пр-т Независимости, 4

В. В. Паньков

Белорусский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: haidukys@bsu.by
Беларусь, 220030, Минск, пр-т Независимости, 4

Список литературы

  1. Tian W., Liu X., Yu W. // Appl. Sci. 2018. V. 8. P. 1118. https://doi.org/10.3390/app8071118
  2. Pearce R., Iakimov T. // Sens. Actuators, B: Chem. 2011. V. 155. P. 451. https://doi.org/10.1016/j.snb.2010.12.046
  3. Sun D., Luo Y., Debliquy M. et al. // Beilstein J. Nanotechnol. 2018. V. 9. P. 2832. https://doi.org/10.3762/bjnano.9.264
  4. Мокрушин А.С., Симоненко Т.Л., Симоненко Е.П. и др. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 9. С. 1336. https://doi.org/10.31857/S0044457X21090063
  5. Wu J., Feng S. // Adv. Funct. Mater. 2016. V. 26. P. 7462. https://doi.org/10.1002/adfm.201603598
  6. Schedin F., Novoselov K.S., Morozov S.V. et al. // Nat. Mater. 2006. V. 6. P. 652. https://doi.org/10.1038/nmat1967
  7. Chen C.W., Hung S.C. // Appl. Phys. Lett. 2011. V. 99. P. 243502. https://doi.org/10.1063/1.3668105
  8. Yu K., Wang P., Lu G. et al. // J. Phys. Chem. Lett. 2011. V. 2. P. 537. https://doi.org/10.1021/jz200087w
  9. Dutta D., Hazra A., Hazra S.K. et al. // Meas. Sci. Technol. 2015. V. 26. P. 115104. https://doi.org/10.1088/0957-0233/26/11/115104
  10. Yun J., Lim Y., Jang G.-N. et al. // Nano Energy. 2015. V. 19. P. 401. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2015.11.023
  11. Yavari F., Castillo E. // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 100. P. 203120. https://doi.org/10.1063/1.4720074
  12. Hwang S., Lim J., Park H.-G. et al. // Curr. Appl. Phys. 2012. V. 12. P. 1017. https://doi.org/10.1016/j.cap.2011.12.021
  13. Zhang Y.H., Chen Y.B. // Nanotechnology. 2009. V. 20. № 18. P. 185504. https://doi.org/10.1088/0957-4484/20/18/185504
  14. Dai J., Yuan J. // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 95. P. 232105. https://doi.org/10.1063/1.3272008
  15. Salehikhojin A., Esreada D., Lin K.P. et al. // Adv. Mater. 2012. V. 24. P. 53. https://doi.org/10.1002/adma.201102663
  16. Zhang X., Yu L., Gui Y. et al. // Appl. Surf. Sci. 2016. V. 367. P. 259. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.01.168
  17. Zhang H., Fan L., Dong H. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2016. V. 8. P. 8652. https://doi.org/10.1021/acsami.5b11872
  18. Ricciardella F., Vollebregt S. // Nanoscale. 2017. V. 9. P. 6085. https://doi.org/10.1039/C7NR01120B
  19. Lu Y., Dan Y. // Nano Lett. 2009. V. 9. P. 1472. https://doi.org/10.1021/nl8033637
  20. Zhang L., Li C. // J. Mater. Chem. 2012. V. 22. P. 8438. https://doi.org/10.1039/C2JM16552J
  21. Huang X., Hu N., Gao R. et al. // J. Mater. Chem. 2012. V. 22. P. 22488. https://doi.org/10.1039/C2JM34340A
  22. Zou Y., Wang Q., Xiang C. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2016. V. 41. P. 5396. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.02.023
  23. Simon I., Haiduk Yu., Mülhaupt R. et al. // Nano Materials Sci. 2021. V. 3. P. 412. https://doi.org/10.1016/j.nanoms.2021.03.004
  24. Zhang Z., Zou R. // J. Mater. Chem. 2011. V. 21. P. 17360. https://doi.org/10.1039/C1JM12987B
  25. Yi J., Lee J.M. // Sens. Actuators, B: Chem. 2011. V. 155. P. 264. https://doi.org/10.1016/j.snb.2010.12.033
  26. Liu S., Yu B., Zhang H. et al. // Sens. Actuators, B: Chem. 2014. V. 202. P. 272. https://doi.org/10.1016/j.snb.2014.05.086
  27. Wang C., Zhu J., Liang Sh. et al. // J. Mater. Chem. A. 2014. V. 2. P. 18635. https://doi.org/10.1039/C4TA03931A
  28. Singkammo S., Wisitsoraat A., Sriprachuabwong Ch. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015. V. 7. P. 3077. https://doi.org/10.1021/acsami.5b00161
  29. Han M., Liu W., Qu Y. et al. // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2017. V. 28. P. 16973. https://doi.org/10.1007/s10854-017-7619-6
  30. Karaduman I., Er E., Çelikkan H. et al. // J. Alloys Compd. 2017. V. 722. P. 569. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.06.152
  31. Kim H.W., Kwon J.Y., Mirzaei A. et al. // Sens. Actuators, B: Chem. 2017. V. 249. P. 590. https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.03.149
  32. Wang T., Sun Z., Huang D. et al. // Sens. Actuators, B: Chem. 2017. V. 252. P. 284. https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.05.162
  33. Zhou Y., Lin X., Wang Y. et al. // Sens. Actuators, B: Chem. 2017. V. 240. P. 870. https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.09.064
  34. Bhati V.S., Ranwa S., Rajamani S. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2018. V. 10. P. 11116. https://doi.org/10.1021/acsami.7b17877
  35. Ye Z., Tai H., Guo R. et al. // Appl. Surf. Sci. 2017. V. 419. P. 84. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.03.251
  36. Haiduk Yu., Khort A., Lapitskaya V. et al. // Nano-Structures Nano-Objects. 2022. V. 29. № 2. P. 100824. https://doi.org/10.1016/j.nanoso.2021.100824
  37. Кулакова И.И., Лисичкин Г.В. // Журн. общ. химии. 2020. Т. 90. № 10. С. 1601. https://doi.org/10.31857/S0044460X20100157
  38. Korotcenkov G. // Sens. Actuators, B. 2007. V. 121. P. 664. https://doi.org/10.1016/J.SNB.2006.04.092
  39. Zhu Y., Murali S., Cai W. et al. // Adv. Mater. 2010. V. 22. P. 3906. https://doi.org/10.1002/adma.201090156
  40. Новиков В.П., Кирик С.А. // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37. С. 44. https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/12591
  41. Кричмар С.И., Безпальченко В.М., Мишекин А.А. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2008. Т. 74. № 1. С. 21.
  42. Wall M. The Raman Spectroscopy of Graphene and the Determination of Lazer Thickness. Thermo Fisher Scientific, 2011. https://tools.thermofisher.com/content/sfs/brochures/AN52252_E%201111%20LayerThkns_H_1.pdf
  43. Gurlo A., Ivanovskaya M., Barsan N. et al. // Sens. Actuators, B: Chem. 1997. V. 44. P. 327. https://doi.org/10.1016/S0925-4005(97)00199-8
  44. Marezio M. // Acta Crystallogr. 1966. V. 20. P. 72. https://doi.org/10.1107/S0365110X66001749
  45. Ivanovskaya M.I., Ovodok E.A., Kotsikau D.A. // Glass Phys. Chem. 2011. V. 37. № 5. P. 560 https://doi.org/10.1134/S1087659611050051
  46. Поротников Н.В. // Журн. неорган. химии. 1993. Т. 38. № 4. С. 653.
  47. Sobotta H., Neumann H., Kiin G., Riede V. // Cryst. Res. Technol. 1990. V. 25. P. 61. https://doi.org/10.1002/crat.2170250112
  48. Liu Y., Ma X., Wang Sh., Gong J. // Appl. Catal. B. 2007. V. 77. P. 125. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2007.07.011
  49. Haiduk Yu.S., Khort A.A., Lapchuk N.M. et al. // J. Solid State Chem. 2019. V. 273. P. 25. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2019.02.023
  50. Гайдук Ю.С., Савицкий А.А., Хорт А.А. // Журн. неорган. химии. 2019. Т. 64. № 6. С. 594. https://doi.org/10.1134/S0044457X19060072
  51. Choi S.J., Jang B.-H., Lee S.-J. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2014. V. 6. P. 2588. https://doi.org/10.1021/am405088q
  52. Dey A. // Mater. Sci. Eng., B. 2018. V. 229. P. 206. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2017.12.036

Дополнительные файлы


© Ю.С. Гайдук, А.Е. Усенко, Л.С. Рутковская, Р.П. Голодок, А.С. Тимоненкова, В.В. Паньков, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».