ПРИМЕНЕНИЕ ВОЛЬФРАМВАНАДИЕВОЙ ГЕТЕРОПОЛИКИСЛОТЫ ТИПА КЕГГИНА В КАЧЕСТВЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕНСОРА МОНООКСИДА УГЛЕРОДА
Аннотация
Рассмотрена возможность применения вольфрамванадиевой гетерополикислоты типа Кеггина с формулой H5[PW10V2O40] в качестве чувствительного материала для разработки тонкопленочных резистометрических сенсоров на монооксид углерода. С целью проверки применимости выбранной гетерополикислоты для решения поставленной задачи были получены тонкие пленки из водного раствора вышеуказанной гетерополикислоты методом полива. Пленки гетерополикислоты были сформированы на диэлектрической ситалловой подложке с металлическими взаимопроникающими никелевыми электродами. Для определения чувствительности пленки, состоящей из гетерополикислоты, к газообразному монооксиду углерода проводилась регистрация изменения электрического сопротивления пленки в зависимости от концентрации моноокисда углерода в воздухе. Был определен ориентировочный порог срабатывания сигнализации при приближении концентрации монооксида углерода к предельно допустимой концентрации (ПДК) рабочей зоны, составляющей 20 мг/м3, с целью оценки возможности разработки сигнализаторов на основе резистометрических сенсоров, где в качестве чувствительного реагента может быть использована выбранная гетерополикислота. Определены условия взаимодействия монооксида углерода с выбранной гетерополикислотой, которые заключаются в активации чувствительной пленки, состоящей из гетерополикислоты, ультрафиолетовым излучением в диапазоне длин волн от 230 до290 нм. Рассмотрен предположительный механизм взаимодействия гетерополикислоты с монооксидом углерода и предложено объяснение изменения числа носителей заряда в пленке, состоящей из гетерополикислоты. Доказана принципиальная возможность применения гетерополикислоты типа Кеггина с формулой H5[PW10V2O40] в качестве чувствительного материала для создания резистометрических сенсоров на монооксид углерода без использования каталитически активных элементов на основе платины, палладия или редких рассеянных элементов.
Литература
Webster J., Eren H. Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook. Boca Raton: CRC Press. 2014. 1881 p. DOI: 10.1201/9781315217109.
Ren F., Pearton S. Semiconductor Device-Based Sensors for Gas, Chemical, and Biomedical Applications. Boca Raton: CRC Press. 2011. 317 p. DOI: 10.1201/b10851.
Janata J. Principles of Chemical Sensors. N: Springer US. 2009. 389 p. DOI: 10.1007/b136378.
Korotcenkov G. Handbook of Gas Sensor Materials. Integrated Analytical Systems. N: Springer. 2014. 454 p. DOI: 10.1007/978-1-4614-7388-6.
Fraden J. Handbook of Modern Sensors. Springer International Publishing. 2016. 758 p. DOI: 10.1007/978-3-319-19303-8.
Cat phones: Rugged Phones [Электронный ресурс]. URL: https://www.catphones.com/lp/cat-s61-smartphone/ (дата обращения: 15.01.2020).
Air Monitor Product Details - Sprimo [Электронный ресурс]. URL: https://www.sprimo.com/sprimo-personalair-monitor/ (дата обращения: 15.01.2020).
Skutin E.D., Podgorniy S.O., Zemtsov A.E., Gaberkorn O.V. Expanding Analytical Potential of Hybrid Sensor Ar-rays. Procedia Eng. 2016. V. 152. P. 493–496. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.633.
Dey A. Semiconductor metal oxide gas sensors: A review. Mater. Sci. Eng. B. 2018. V. 229. P. 206–217. DOI: 10.1016/j.mseb.2017.12.036.
Patil, S.J., Patil, A.V., Dighavkar, C.G. Semiconductor metal oxide compounds based gas sensors: A literature review. Front. Mater. Sci. 2015. V. 9. P. 14–37. DOI: 10.1007/s11706-015-0279-7.
Windmiller J.R., Wang J. Wearable Electrochemical Sensors and Biosensors: A Review. Electroanalysis. 2013. V. 25. N 1. P. 29–46. DOI: 10.1002/elan.201200349.
Nikitina E.A. Heteropolycompounds. M.: Goskhimizdat. 1962. 422 p. (in Russian).
Roberts A.P. Polyoxometalates: Properties, Structure, and Synthesis. N: Nova Science Publishers, Incorporated. 2016. 269 p.
Pope M.T., Müller A. Polyoxometalates: from platonic solids to anti-retroviral activity. D: Springer Science & Business Media, 2012. 412 p. DOI: 10.1007/978-94-011-0920-8.
Hutin M., Roshes M.N., Long D.L., Cronin L. Polyoxometalates: Synthesis and Structure – From Building Blocks to Emergent Materials. In: Comprehensive Inorganic Chemistry II. Elsevier. 2013. P. 241–269. DOI: 10.1016/B978-0-08-097774-4.00210-2.
Briand L.E., Baronetti G.T., Thomas H.J. The state of the art on Wells–Dawson heteropoly-compounds. Appl. Catal. A Gen. 2003. V. 256. N 1–2. P. 37–50. DOI: 10.1016/S0926-860X(03)00387-9.
Mioča U.B., Todorovićb M.R., Davidovićc M., ColombandI Ph., Holclajtner-Antunovića I. Heteropoly com-pounds—from proton conductors to biomedical agents. Solid State Ionics. 2005. V. 176. N 39–40. P. 3005–3017. DOI: 10.1016/j.ssi.2005.09.056.
Yu B., Zou B., Hu C.W. Recent applications of polyoxometalates in CO2 capture and transformation. J. CO2 Utili-zation. 2018. V. 26. P. 314–322. DOI: 10.1016/j.jcou.2018.05.021.
Davydov A. Molecular Spectroscopy of Oxide Catalyst Surfaces. Wiley. 2003. 691 p. DOI: 10.1002/0470867981.
Papaconstantinou E. Photochemistry of polyoxometallates of molybdenum and tungsten and/or vanadium. Chem. Soc. Rev. 1989. V. 18. P. 1–31. DOI: 10.1039/CS9891800001.
