Ученые повысили эффективность обнаружения токсичных газов в 9 раз

Российские и белорусские ученые синтезировали новый нанокомпозитный материал на основе оксида вольфрама, модифицированного графеном и медью для сверхчувствительных сенсоров токсичных газов, включая угарный газ, оксид азота и ацетон. Эффективность полученного материала превышает традиционные аналоги до 9 раз. Результаты работы были опубликованы в журнале Nano-Structures & Nano-Objects.

Высокочувствительные датчики токсичных газов, или газоанализаторы, применяются для обнаружения превышения концентрации горючих и токсичных газов в жилых и производственных помещениях, и позволяют предотвратить появление аварийной ситуации. При этом в промышленных условиях такие сенсоры должны быть чувствительны к широкому ряду неорганических газов и летучих органических соединений, а также их смесям.

Ученые из НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС», Белорусского государственного университета и Институт тепло‑ и массообмена имени А. В. Лыкова НАН Беларуси разработали новый наноматериал для датчиков токсичных газов, обладающей высокой чувствительностью к различным типам газа и способный обнаруживать вредные вещества в воздухе независимо от их концентрации и атмосферных условий. Полученный наноматериал состоит из оксида вольфрама (WO3), модифицированного графеном и медью (Cu).

Основа композита WO3 была получена методом золь-гель, который упрощенно можно описать как синтез материалов из раствора. В полученный гель-прекурсор добавляли композиционный нанопорошок медь-графен (G@Cu), синтезированный методом горения растворов. Это позволило создать взаимосвязанную структуру оксида вольфрама, графена и меди.

«Газодетекционная эффективность полученного вещества была протестирована на угарном газе, оксиде азота и ацетоне. Испытания показали, что уже при массовой доле модификатора в 1% чувствительность материала к угарному газу повышается более, чем в 9 раз, а к ацетону — в 6. Максимальная чувствительность к оксиду азота была достигнута при доле модификатора в 2% от общей массы вещества и оказалась почти в два раза выше, чем у чистого оксида вольфрама», — поясняет Дмитрий Московских, к.т.н., директор НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС».

Авторы исследования уверены, что благодаря простоте синтеза и способности эффективно обнаруживать газ различной природы, полученный ими материал может найти применение в высокочувствительных газоанализаторах на промышленных предприятиях.

Директор Института биомедицинской инженерии Фёдор Сенатов на визионерской сессии «Прекрасное не далеко. Квантовый мир завтрашнего дня»Директор Института биомедицинской инженерии Фёдор Сенатов на визионерской сессии «Прекрасное не далеко. Квантовый мир завтрашнего дня»