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

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах