Разработаны чувствительные к токсичным и легковоспламеняемым газам сенсоры

Российские химики разработали новые сенсоры с высокой чувствительностью к группе легкогорючих и крайне токсичных газов: бензолу, толуолу, этилбензолу и ксилолу (BTEX-газам). Они предложили экономичную технологию их производства, применив метод пневматической микроплоттерной печати, позволяющий с высокой разрешающей способностью наносить чувствительные слои сложного состава. Результаты их работы опубликованы в журнале Materials Science and Engineering:B.«Идея исследования заключается в том, чтобы детектировать простейшие ароматические газы при помощи полупроводниковых газовых сенсоров. BTEX-газы являются побочными продуктами нефтехимического синтеза, а также содержатся в некоторых готовых продуктах лакокрасочной и нефтехимической промышленности: смазочных материалах, топливе, обезжиривателях и так далее», — рассказал пресс-службе РНФ Артем Мокрушин, руководитель проекта по гранту, научный сотрудник Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова.Для повышения чувствительности сенсоров авторы исследования использовали платину, которая считается превосходным катализатором реакции окисления водорода, углеводородов и ароматических соединений, что объясняет увеличение отклика на токсичные и легко воспламеняемые газы. Ученые разработали сенсоры четырех составов и применили метод главных компонент, при котором можно селективно разделять сигналы при детектировании выбранных газов. Использованная авторами техника микроплоттерной печати — аддитивная технология, позволяющая воспроизводимо получать чувствительные слои газовых сенсоров. Она является более выигрышной по сравнению с распространенным методом трафаретной печати, так как позволяет с высокой разрешающей способностью наносить чувствительные слои сложного состава. В дальнейшем этот метод может быть успешно использован для получения многофункциональных миниатюрных мультисенсоров на различные газы.«Мы получили высокий отклик на бензол и водород, которые являются легко воспламеняемыми газами. Ко всему прочему, бензол — крайне токсичный канцероген и нейротоксин, наносящий серьезный вред печени, почкам, селезенке и желудку. Индивидуальный оксид цинка, использованный в нашей работе — один из наиболее широко применяемых материалов в полупроводниковых газовых сенсорах. Он не проявляет высокой чувствительности к BTEX-газам, однако при допировании платиной мы можем значительно увеличить его чувствительность и селективность к бензолу и водороду», — пояснил Артем Мокрушин.BTEX-газы в большом количестве содержатся в атмосфере экологически неблагоприятных регионов, включая места добычи и переработки нефти. В последнее время они широко используются для оценки общей загрязненности региона. Если компоненты данной группы содержатся в количестве, превышающем предельно допустимые концентрации, то и сопутствующие опасные соединения (например, оксиды азота, оксид серы, метан и другие углеводороды) обычно также превышают допустимую норму. Поэтому оптимизация газовых сенсоров, направленная на анализ BTEX-газов — очень актуальная и практически значимая задача.