Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

Перекрестное влияние паров изопропанола и этанола на отклик полупроводникового сенсора газа

Н.А. Клычков1, В.В. Симаков1, В.В. Ефанова2, И.В. Синёв1

1 ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
2 ФГБОУ ВО «Самарский государственный университет путей сообщения»

DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.746

Оригинальная статья

Аннотация: В работе представлены результаты исследования температурных зависимостей отклика пленок Cu:SnO2 к парам этанола, изоропанола, а также этанола с 3% об. фоновой примесью изопропанола в диапазоне рабочих температур 250-375°C. Целью исследования являлось установление влияния фоновой примеси изоропанола на отклик сенсора к этанолу, а также оценка возможности различить паровоздушную смесь, содержащую пары чистого этанола, от газовой смеси этанол/изоропанол с помощью статистической обработки сигнала одного сенсора. Анализ температурных зависимостей отклика сенсора показал, что температура, при которой наблюдается максимальный отклик, индивидуальна для каждого исследуемого вещества. Обнаружен селективный отклик сенсора к исследуемым веществам. Установлено, что 3% об. примесь изопропилового спирта снижает отклик к этанолу в исследуемом диапазоне концентраций и температур. Статистическая обработка экспериментальных данных методом главных компонент (PCA) и результаты кросс-валидации модели методом элиипсоида и ближайших соседей показали принципиальную возможность распознавания этанола, изоропанола и их смеси.

Ключевые слова: полупроводниковый сенсор газа, детектирование газовой смеси, диоксид олова, температурная зависимость отклика, метод главных компонент

  • Клычков Никита Александрович – аспирант 1-го года обучения, Институт физики, ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
  • Симаков Вячеслав Владимирович – д.т.н., профессор кафедры материаловедения, технологии и управления качеством, ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
  • Ефанова Вера Васильевна – д.х.н., профессор, ФГБОУ ВО «Самарский государственный университет путей сообщения»
  • Синёв Илья Владимирович – к.ф.-м.н., доцент кафедры материаловедения, технологии и управления качеством, ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»

Ссылка на статью:

Клычков, Н.А. Перекрестное влияние паров изопропанола и этанола на отклик полупроводникового сенсора газа / Н.А. Клычков, В.В. Симаков, В.В. Ефанова, И.В. Синёв // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 746-753. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.746.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Wang, C. Metal oxide gas sensors: sensitivity and influencing factors / C. Wang, L. Yin, L. Zhang et al. // Sensors. – 2010. – V. 10. – I. 3. – P. 2088-2106. DOI: 10.3390/s100302088.
2. Kissine, V.V. A comparative study of SnO2 and SnO2:Cu thin films for gas sensor applications / V.V. Kissine, S.A. Voroshilov, V.V. Sysoev // Thin Solid Films. – 1999. – V. 348. – I. 1-2. – P. 304-311. DOI: 10.1016/S0040-6090(99)00057-7.
3. Na, H.B. A fast response/recovery ppb-level H2S gas sensor based on porous CuO/ZnO heterostructural tubule via confined effect of absorbent cotton / H.B. Na, X.F.Zhang, M. Zhang et al. // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2019. – V. 297. – Art. № 126816. – 11 p. DOI: 10.1016/j.snb.2019.126816.
4. Meng, X. Ultra-fast response and highly selectivity hydrogen gas sensor based on Pd/SnO2 nanoparticles / X. Meng, M. Bi, Q. Xiao, W. Gao // International Journal of Hydrogen Energy. – 2022. – V. 47. – I. 5. – P. 3157-3169. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2021.10.201.
5. Sharma, B. Sputtered SnO2/ZnO heterostructures for improved NO2 gas sensing properties / B. Sharma, A. Sharma, M. Joshi, J.H. Myung // Chemosensors. – 2020. – V. 8. – I. 3. – Art. № 67. – 8 p. DOI: 10.3390/chemosensors8030067.
6. Zhou, Q. High sensitive and low-concentration sulfur dioxide (SO2) gas sensor application of heterostructure NiO-ZnO nanodisks / Q. Zhou, W. Zeng, W. Chen, L. Xu // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2019. – V. 298. – Art. № 126870. – 7 p. DOI: 10.1016/j.snb.2019.126870.
7. Тимошенко, Д.А. Распознавание газовоздушных смесей с помощью одиночного сенсора газа на основе нитевидных нанокристаллов диоксида олова / Д.А. Тимошенко, И.В. Синев, В.В. Симаков, Н.А. Клычков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2021. – Вып. 13. – С. 796-801. DOI 10.26456/pcascnn/2021.13.796.
8. Aziz, M. Size-controlled synthesis of SnO2 nanoparticles by sol–gel method / M. Aziz, S.S. Abbas, W.R.W. Baharom // Materials Letters. – 2013. – V. 91. – P. 31-34. DOI: 10.1016/j.matlet.2012.09.079.
9. Kumar, A. RF sputtered CuO anchored SnO2 for H2S gas sensor / A. Kumar, A.K. Shringi, M. Kumar // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2022. – V. 370. – Art. № 132417. – 7 p. DOI: 10.1016/j.snb.2022.132417.
10. Sun, P. Hierarchical α-Fe2O3/SnO2 semiconductor composites: Hydrothermal synthesis and gas sensing properties / P. Sun, Y. Cai, S. Du et al. // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2013. – V. 182. – P. 336-343. DOI: 10.1016/j.snb.2013.03.019.
11. Khan, A.F. Effect of annealing on electrical resistivity of rf-magnetron sputtered nanostructured SnO2 thin films / A.F. Khan, M. Mehmood, A.M. Rana, M.T. Bhatti // Applied Surface Science. – 2009. – V. 255. – I. 20. – P. 8562-8565. DOI: 10.1016/j.apsusc.2009.06.020.
12. Rembeza, E.S. Influence of laser and isothermal treatments on microstructural properties of SnO2 films / E.S. Rembeza, O. Richard, J. Van Landuyt // Materials Research Bulletin. – 1999. – V. 34. – I. 10-11. – P. 1527-1533. DOI: 10.1016/S0025-5408(99)00188-9.
13. van den Broek, J. Highly selective detection of methanol over ethanol by a handheld gas sensor / J. van den Broek, S. Abegg, S.E. Pratsinis, A.T. Güntner // Nature Communication. – 2019. – V. 10. – Art. № 4220. – 8 p. DOI: 10.1038/s41467-019-12223-4.
14. Синёв, И.В. Влияние освещения на распознавательную способность мультисенсорных микросистем на основе нитевидных нанокристаллов диоксида олова / И.В. Синев, Н.А. Клычков, Д.А. Тимошенко, В.В. Симаков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 713-721. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.713.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒