SYNTHESIS OF HIGH ELECTROCONDUCTIVE ZnO/CNT NANOCOMPOSITES WITH CHEMORESISTIVE RESPONSE AT ROOM TEMPERATURE

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

ZnO/CNT nanocomposites with CNT content from 0.01 to 10 wt.% were prepared using solvothermal synthesis. The thermal behavior of the obtained composites was studied at heating up to 850℃ using DSC/TGA. The phase composition was studied using XRD and Raman spectroscopy and the formation of hexagonal wurtzite phase was established. According to SEM data, zinc oxide nanoparticles are localized on the CNT surface. The temperature dependence of electrical resistance of ZnO/CNT nanocomposites was studied. It is shown that semiconductor or metallic type of conductivity is observed depending on the CNT content. The chemoresistive responses to a wide range of gases were studied at room temperature, the best sensitivity was shown by the sample with the lowest CNT content (0.01 wt. %).

About the authors

A. S Mokrushin

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: artyom.nano@gmail.com
Moscow, Russia

S. A Dmitrieva

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences; D.I. Mendeleev Russian University of Chemical Technology

Moscow, Russia

I. A Nagornov

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

N. P Simonenko

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

A. M Vorobei

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

A. A Averin

A. N. Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

E. P Simonenko

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

References

  1. McAleer J.F., Moseley P.T., Norris J.O.W. et al. // J. Chem. Soc., Faraday Trans 1: Phys. Chem. Condens. Phases. 1987. V. 83. № 4. P. 1323. https://doi.org/10.1039/f19878301323
  2. Morrison S.R. // Sensors and Actuators. 1981. V. 2. P. 329. https://doi.org/10.1016/0250-6874(81)80054-6
  3. Heiland G. // Sens. Actuators. 1981. V. 2. P. 343. https://doi.org/10.1016/0250-6874(81)80055-8
  4. Rigoni F., Tognolini S., Borghetti P. et al. // Analyst. 2013. V. 138. № 24. P. 7392. https://doi.org/10.1039/c3an01209c
  5. Schedin F., Geim A.K., Morozov S.V. et al. // Nat. Mater. 2007. V. 6. № 9. P. 652. https://doi.org/10.1038/nmat1967
  6. Olorunkosebi A.A., Olumurewa K.O., Fasakin O. et al. // RSC Adv. 2023. V. 13. № 24. P. 16630. https://doi.org/10.1039/D3RA01684F
  7. Toda K., Furue R., Hayami S. // Anal. Chim. Acta. 2015. V. 878. P. 43. https://doi.org/10.1016/j.aca.2015.02.002
  8. Kim S.J., Koh H.-J., Ren C.E. et al. // ACS Nano. 2018. V. 12. № 2. P. 986. https://doi.org/10.1021/acsnano.7b07460
  9. Wang F., Yang C., Duan C. et al. // J. Electrochem. Soc. 2015. V. 162. № 1. P. B16. https://doi.org/10.1149/2.0371501jes
  10. Junkaew A., Arroyave R. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2018. V. 20. № 9. P. 6073. https://doi.org/10.1039/C7CP08622A
  11. Mokrushin A.S., Nagornov I.A., Gorobtsov P.Y. et al. // Chemosensors. 2022. V. 11. № 1. P. 13. https://doi.org/10.3390/chemosensors11010013
  12. Mokrushin A.S., Nagornov I.A., Averin A.A. et al. // Chemosensors. 2023. V. 11. № 2. P. 142. https://doi.org/10.3390/chemosensors11020142
  13. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Nagornov I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 5. P. 705. https://doi.org/10.1134/S0036023622050187
  14. Wang J., Zeng W., Zhou Q. // Front. Chem. 2022. V. 10. https://doi.org/10.3389/fchem.2022.950974
  15. Li L., Yu M., Gao C. et al. // J. Alloys Compd. 2024. V. 1003. P. 175530. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.175530
  16. Samawi K.A., Abdulrazzaq S.J., Zorah M. et al. // J. Solid State Chem. 2024. V. 334. P. 124690. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2024.124690
  17. Lama S., Choi H.-S., Ramesh S. et al. // Sci. Rep. 2024. V. 14. № 1. P. 11605. https://doi.org/10.1038/s41598-024-56354-1
  18. Luo K., Peng H., Zhang B. et al. // Coord. Chem. Rev. 2024. V. 518. P. 216049. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2024.216049
  19. Zamansky K.K., Fedorov F.S., Shandakov S.D. et al. // Sens. Actuators, B. 2024. V. 417. P. 136116. https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.136116
  20. Struchkov N.S., Romashkin A.V., Rabchinskii M.K. et al. // Sens. Actuators, B. 2024. V. 417. P. 136088. https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.136088
  21. Xie T., Li F., Song P. et al. // J. Alloys Compd. 2024. V. 1002. P. 175271. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.175271
  22. Li Q., He R., Feng F. et al. // Sens. Actuators, B. 2024. V. 413. P. 135863. https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.135863
  23. Dariyal P., Sharma S., Chauhan G.S. et al. // Nanoscale Adv. 2021. V. 3. № 23. P. 6514. https://doi.org/10.1039/D1NA00707F
  24. Xu K., Fu C., Gao Z. et al. // Instrum. Sci. Technol. 2018. V. 46. № 2. P. 115. https://doi.org/10.1080/10739149.2017.1340896
  25. Mokrushin A.S., Nagornov I.A., Gorban Y.M. et al. // Ceram. Int. 2023. V. 49. № 11. P. 17600. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.02.126
  26. Nagornov I.A., Mokrushin A.S., Simonenko E.P. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 4. P. 539. https://doi.org/10.1134/S0036023622040143
  27. Kong J., Franklin N.R., Zhou C. et al. // Science (80-.). 2000. V. 287. № 5453. P. 622. https://doi.org/10.1126/science.287.5453.622
  28. Li J., Lu Y., Ye Q. et al. // Nano Lett. 2003. V. 3. № 7. P. 929. https://doi.org/10.1021/nl034220x
  29. Jeong S., Kim J., Lee J. // Adv. Mater. 2020. V. 32. № 51. https://doi.org/10.1002/adma.202002075
  30. Verssimo M.I.S. // TrAC Trends Anal. Chem. 2024. V. 178. P. 117813. https://doi.org/10.1016/j.trac.2024.117813
  31. Norizan M.N., Moklis M.H., Ngah Demon S.Z. et al. // RSC Adv. 2020. V. 10. № 71. P. 43704. https://doi.org/10.1039/D0RA09438B
  32. Mokrushin A.S., Gorban Y.M., Nagornov I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 12. P. 2099. https://doi.org/10.1134/S0036023622601520
  33. Lucci M., Regoliosi P., Reale A. et al. // Sens. Actuators B. 2005. V 111-112. P 181. https://doi.org/10.1016/j.snb.2005.06.033
  34. Mercuri F., Sgamellotti A., Valentini L. et al. // J. Phys. Chem. B. 2005. V. 109. № 27. P. 13175. https://doi.org/10.1021/jp0507290
  35. Марикуца А.В., Воробьева Н.А., Румянцева М.Н. // Изв. АН. Сер. химическая. 2017. Т. 10. С. 1728. https://doi.org/1026-3500
  36. Kauffman D.R., Star A. // Angew. Chem. Int. Ed. 2008. V. 47. № 35. P. 6550. https://doi.org/10.1002/anie.200704488
  37. Мокрушин А.С., Симоненко Н.П., Симоненко Т.Л. и др. // Журн. неорган. химии. 2021. V. 66. № 9. P. 1336. https://doi.org/10.31857/S0044457X21090063
  38. Li J., Zhang C., QuG. et al. // Talanta. 2024. V. 273. P. 125853. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2024.125853
  39. Nami M., Taheri M., Deen I.A. et al. // TrAC Trends Anal. Chem. 2024. V. 174. P. 117664. https://doi.org/10.1016/j.trac.2024.117664
  40. Gamboa A., Fernandes E.C. // Sens. Actuators A. 2024. V. 366. P. 115013. https://doi.org/10.1016/j.sna.2024.115013
  41. Kumar D., Chaturvedi P., Saho P. et al. // Sens. Actuators B. 2017. V. 240. P. 1134. https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.09.095
  42. Tian T., Yin H., Zhang L. et al. // Appl. Surf. Sci. 2023. V. 609. P. 155357. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.155357
  43. Lone M.Y., Kumar A., Husain S. et al. // Physica E: Low-dimensional Syst. Nanostructures. 2017. V. 87. P. 261. https://doi.org/10.1016/j.physe.2016.10.049
  44. Xiao Z., Kong L.B., Ruan S. et al. // Sens. Actuators B. 2018. V. 274. P. 235. https://doi.org/10.1016/j.snb.2018.07.040
  45. Zaporotskova I.V., Boroznina N.P., Parkhomenko Y.N. et al. // Mater. Electron. Eng. 2018. V. 20. № 1. P. 5. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2017-1-5-21
  46. Young S.-J., Liu Y.-H., Lin Z.-D. et al. // J. Electrochem. Soc. 2020. V. 167. № 16. P. 167519. https://doi.org/10.1149/1945-7111/abd1be
  47. Belchi R., Pibaleau B., Pinault M. et al. // Mater. Adv. 2020. V. 1. № 5. P. 1232. https://doi.org/10.1039/D0MA00204F
  48. Yang M., Gong Y., Shen G. et al. // Mater. Lett. 2021. V. 283. P. 128733. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2020.128733
  49. Schutt F., Postica V., Adelung R. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2017. V. 9. № 27. P. 23107. https://doi.org/10.1021/acsami.7b03702
  50. Sinha M., Neogi S., Mahapatra R. et al. // Sens. Actuators B. 2021. V. 336. P. 129729. https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.129729
  51. Park S., Byoun Y., Kang H. et al. // ACS Omega. 2019. V. 4. № 6. P. 10677. https://doi.org/10.1021/acsomega.9b00773
  52. Zhang D., Sun Y., Zhang Y. // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2015. V. 26. № 10. P. 7445. https://doi.org/10.1007/s10854-015-3378-4
  53. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Nagornov I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2017. V. 62. № 11. P. 1415. https://doi.org/10.1134/S0036023617110195
  54. Nagornov I.A., Mokrushin A.S., Simonenko E.P. et al. // Ceram. Int. 2020. V. 46. № 6. P. 7756. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.11.279
  55. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Nagornov I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2018. V. 63. № 11. P. 1519. https://doi.org/10.1134/S0036023618110189
  56. Simonenko E.P., Nagornov I.A., Mokrushin A.S. et al. // Micromachines. 2023. V. 14. № 4. P. 725. https://doi.org/10.3390/mi14040725
  57. Fedorov F.S., Simonenko N.P., Trouillet V. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2020. V. 12. № 50. P. 56135. https://doi.org/10.1021/acsami.0c14055
  58. Mokrushin A.S., Nagornov I.A., Simonenko T.L. et al. // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 589. P. 152974. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.152974
  59. Scepanovic M., Grujic-Brojcin M., Vojisavljevic K. et al. // J. Raman Spectrosc. 2010. V. 41. № 9. P. 914. https://doi.org/10.1002/jrs.2546
  60. Jiang C., Zhao J., Therese H.A. et al. // J. Phys. Chem. B. 2003. V. 107. № 34. P. 8742. https://doi.org/10.1021/jp035371r

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».