1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Российские нанотехнологии
  4. T. 19, № 3, 2024

Российские нанотехнологии, 2024, T. 19, № 3, стр. 390-395

OPERANDO-ЯЧЕЙКА ДЛЯ СИНХРОТРОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ГАЗОВЫХ СЕНСОРОВ

М. А. Грицай 1, *, В. А. Поляков 1, П. В. Медведев 1, Ю. Ю. Житяева 2, О. И. Ильин 2, М. А. Солдатов 1

1 Южный федеральный университет, Международный исследовательский институт интеллектуальных материалов
Ростов-на-Дону, Россия

2 Институт нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета
Таганрог, Россия

* E-mail: gritsai@sfedu.ru

Поступила в редакцию 19.12.2023
После доработки 19.12.2023
Принята к публикации 26.12.2023

Аннотация

Разработана и изготовлена ячейка для проведения operando-измерений спектров рентгеновского поглощения для газочувствительных сенсоров на основе нанопленок ZIF-8/ZIF-67. Ячейка выполнена из нержавеющей стали, что позволяет исследовать, в том числе, коррозионные газы. Предусмотрены возможность нагрева и непрерывное измерение температуры сенсора в ходе operando-эксперимента для оценки динамики сорбции в процессах нагревания/охлаждения ячейки. К изолированному держателю сенсоров подведены контакты для измерения емкости/сопротивления сенсора. Для измерения спектров рентгеновского поглощения для газочувствительных материалов газового сенсора предусмотрено прозрачное для рентгеновских лучей окно. Для сенсоров на основе нанопленок ZIF-8 и ZIF-67 измерены спектры рентгеновского поглощения за K-краями Zn и Co соответственно. Установлено, что после воздействия NO2 в газочувствительном материале на основе нанопленок ZIF-8/ZIF-67 теряется дальний порядок и происходит аморфизация пленки. Спектры рентгеновского поглощения, измеренные для газочувствительного материала на основе нанопленок ZIF-8/ZIF-67 до и после воздействия NO2, свидетельствуют об изменении локальной атомной и электронной структур вблизи атомов кобальта.

Список литературы

  1. Wang C., Yin L., Zhang L. et al. // Sensors (Basel). 2010. V. 10. № 3. P. 2088. https://doi.org/10.3390/s100302088

  2. Eranna G., Joshi B.C., Runthala D.P., Gupta R.P. // Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 2004. V. 29. P. 111.

  3. Llobet E. // Sens. Actuators B. Chem. 2013. V. 179. P. 32. https://doi.org/10.1016/j.snb.2012.11.014

  4. Eranna G., Joshi B.C., Runthala D.P., Gupta R.P. // Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 2004. V. 29. № 3–4. P. 111. https://doi.org/10.1080/10408430490888977

  5. Dey A. // Mater. Sci. Eng. B. 2018. V. 229. P. 206. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2017.12.036

  6. Gu H., Wang Z., Hu Y. // Sensors. 2012. V. 12. P. 5517. https://doi.org/10.3390/s120505517

  7. Jiménez-Cadena G., Riu J., Rius F.X. // Analyst. 2007. V. 132. № 11. P. 1083. https://doi.org/10.1039/B704562J

  8. Farahani H., Wagiran R., Hamidon M.N. // Sensors. 2014. V. 14. P. 7881. https://doi.org/10.3390/s140507881

  9. Al-Hashem M., Akbar S., Morris P. // Sens. Actuators. B. Chem. 2019. V. 301. P. 126845. https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.126845

  10. Yuan H., Aljneibi S.A.A.A., Yuan J. et al. // Adv. Mater. 2019. V. 31. 11. P. 1807161. https://doi.org/10.1002/adma.201807161

  11. Manisalidis I., Stavropoulou E., Stavropoulos A., Bezirtzoglou E. // Front. Public Health. 2020. V. 8. P. 14. https://doi.org/10.3389/fpubh.2020.00014

  12. Boningari T., Smirniotis P.G. // Cur. Opin. Chem. Eng. 2016. V. 13. P. 133. https://doi.org/10.1016/j.coche.2016.09.004

  13. Wetchakun K., Samerjai T., Tamaekong N. et al. // Sens. Actuators. B. Chem. 2011. V. 160. № 1. P. 580. https://doi.org/10.1016/j.snb.2011.08.032

  14. Goulding K.W.T. // Soil Use Manag. 2016. V. 32. № 3. P. 390. https://doi.org/10.1111/sum.12270

  15. Eyring V., Isaksen I.S.A., Berntsen T. et al. // Atmospheric Environ. 2010. V. 44. № 37. P. 4735. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2009.04.059

  16. Zhou X., Lee S., Xu Z., Yoon J. // Chem. Rev. 2015. V. 115. № 15. P. 7944. https://doi.org/10.1021/cr500567r

  17. Li H.-Y., Zhao S.-N., Zang S.-Q., Li J. // Chem. Soc. Rev. 2020. V. 49. № 17. P. 6364. https://doi.org/10.1039/C9CS00778D

  18. Nazemi H., Joseph A., Park J., Emadi A. // Sensors. 2019. V. 19. https://doi.org/10.3390/s19061285

  19. Wang T., Guo Y., Wan P. et al. // Small. 2016. V. 12. № 28. P. 3748. https://doi.org/10.1002/smll.201601049

  20. Zhang J., Qin Z., Zeng D., Xie C. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2017. V. 19. № 9. P. 6313. https://doi.org/10.1039/C6CP07799D

  21. Šutka A., Gross K.A. // Sens. Actuators. B. Chem. 2016. V. 222. P. 95. https://doi.org/10.1016/j.snb.2015.08.027

  22. van den Broek J., Abegg S., Pratsinis S.E., Güntner A.T. // Nature Commun. 2019. V. 10. № 1. P. 4220. https://doi.org/10.1038/s41467-019-12223-4

  23. Chen X., Wong C.K.Y., Yuan C.A., Zhang G. // Sens. Actuators. B. Chem. 2013. V. 177. P. 178. https://doi.org/10.1016/j.snb.2012.10.134

  24. Agarwal S., Rai P., Gatell E.N. et al. // Sens. Actuators. B. Chem. 2019. V. 292. P. 24. https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.04.083

  25. Chavali M.S., Nikolova M.P. // SN Appl. Sci. 2019. V. 1. № 6. P. 607. https://doi.org/10.1007/s42452-019-0592-3

  26. 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

  27. Wang J., Shen H., Xia Y., Komarneni S. // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 6. P. 7353. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.11.187

  28. Kida T., Nishiyama A., Hua Z. et al. // Langmuir. 2014. V. 30. № 9. P. 2571. https://doi.org/10.1021/la4049105

  29. Masikini M., Chowdhury M., Nemraoui O. // J. Electrochem. Soc. 2020. V. 167. № 3. P. 037537. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ab64bc

  30. Zheng W., Yang C., Li Z. et al. // Sens. Actuators. B. Chem. 2021. V. 329. P. 129127. https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.129127

  31. Yuan H., Li N., Fan W. et al. // Adv. Sci. 2022. V. 9. № 6. P. 2104374. https://doi.org/10.1002/advs.202104374

  32. Wang L. // Sens. Actuators. A. Physical. 2020. V. 307. P. 111984. https://doi.org/10.1016/j.sna.2020.111984

  33. Yao M.-S., Li W.-H., Xu G. // Coord. Chem. Rev. 2021. V. 426. P. 213479. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2020.213479

  34. Koo W.-T., Jang J.-S., Kim I.-D. // Chem. 2019. V. 5. № 8. P. 1938. https://doi.org/10.1016/j.chempr.2019.04.013

  35. Furukawa H., Cordova K.E., O’Keeffe M., Yaghi O.M. // Science. 2013. V. 341. № 6149. P. 1230444. https://doi.org/10.1126/science.1230444

  36. Rowsell J.L.C., Yaghi O.M. // J. Am. Chem. Soc. 2006. V. 128. № 4. P. 1304. https://doi.org/10.1021/ja056639q

  37. Tanaka S., Fujita K., Miyake Y. et al. // J. Phys. Chem. C. 2015. V. 119. № 51. P. 28430. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5b09520

  38. Zhou K., Mousavi B., Luo Z. et al. // J. Mater. Chem. A. 2017. V. 5. № 3. P. 952. https://doi.org/10.1039/C6TA07860E

  39. Sun W., Zhai X., Zhao L. // Chem. Eng. J. 2016. V. 289. P. 59. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.12.076

  40. Chen E.-X., Yang H., Zhang J. // Inorg. Chem. 2014. V. 53. № 11. P. 5411. https://doi.org/10.1021/ic500474j

  41. Chen E.-X., Fu H.-R., Lin R. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2014. V. 6. № 24. P. 22871. https://doi.org/10.1021/am5071317

  42. de Groot F. // Chem. Rev. 2001. V. 101. № 6. P. 1779. https://doi.org/10.1021/cr9900681

  43. Bartell F.E., Thomas T.L., Fu Y. // J. Phys. Chem. 1951. V. 55. № 9. P. 1456. https://doi.org/10.1021/j150492a005

  44. Safi I. // Surf. Coat. Technol. 2000. V. 127. № 2. P. 203. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(00)00566-1

  45. Musil J., Baroch P., Vlček J. et al. // Thin Solid Films. 2005. V. 475. № 1. P. 208. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2004.07.041

  46. Aboraia A.M., Darwish A.A.A., Polyakov V. et al. // Opt. Mater. 2020. V. 100. P. 109648. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2019.109648

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Российские нанотехнологии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал