Международный коллектив ученых из Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Еврейского университета в Иерусалиме синтезировал новый материал на основе оксидов олова, бария и лантана, перспективный для создания газовых сенсоров с высокой чувствительностью к сероводороду, который выделяется при добыче природного газа и крайне опасен для человека. Результаты работы, поддержанной Российским научным фондом (№21-73-00224), опубликованы в журнале Journal of Alloys and Compounds https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838823004449?via%3Dihub.
Схема газового сенсора на основе станната бария. Автор иллюстрации: Алексей Михайлов
Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны является одним из основных параметров производственного контроля. Среди наиболее опасных газов следует особо выделить сероводород, который, попадая в организм человека, негативно воздействует на нервную систему и может привести к судорогам, параличу обонятельного нерва, отеку легких и смерти. Кроме того, сероводород способен образовывать взрывоопасные смеси с воздухом. В связи с этим высокочувствительные и селективные сенсоры на сероводород востребованы и необходимы для безопасной работы. Материалы на основе станната бария (сложного оксида бария-олова) используют в качестве сенсора для определения сероводорода и некоторых других газов (аммиака, формальдегида, этанола).
Химики предложили использовать станнат бария, модифицированный редкоземельным элементом лантаном, который был получен с использованием оригинального пероксидного золь-гель метода, для создания высокочувствительных сенсоров к сероводороду, превосходящих по своим характеристикам существующие аналоги. Станнат бария обладает уникальными электронными свойствами, каталитической активностью и имеет высокую термическую и химическую стабильность, что особенно важно для газовых сенсоров. При введении в его состав добавки лантана заметно повышается чувствительность сенсора к сероводороду. Однако известные методы получения этого соединения связаны с нагревом материала до температур выше 500 °С, что значительно повышает его стоимость, а также снижает активность вследствие укрупнения частиц. В данной работе ученые предложили оригинальный метод синтеза, основанный на разложении пероксидного соединения, что позволило снизить температуру синтеза до 200 °С, при этом размер кристаллов станната бария не превышал 10 нанометров.
«В опубликованной нами работе представлены результаты исследования состава, микроструктуры и сенсорных свойств чистого и модифицированного лантаном станната бария. Мы показали, что полученные материалы обладают повышенной чувствительностью и селективностью к опасному ядовитому газу – сероводороду, по сравнению с образцом, полученным классическим методом», – прокомментировал работу один из авторов статьи, старший научный сотрудник Лаборатории пероксидных соединений и материалов на их основе ИОНХ РАН, кандидат химических наук Алексей Михайлов.
Результаты работы могут найти применение при создании эффективных газочувствительных сенсоров для применения на промышленных предприятиях.
Источник: Artem Marikutsa, Andrey A. Dobrovolskii, Marina N. Rumyantseva, Alexey A. Mikhaylov, Alexander G. Medvedev, Ovadia Lev, Petr V. Prikhodchenko. Improved H2S sensitivity of nanosized BaSnO3 obtained by hydrogen peroxide assisted sol-gel processing. Journal of Alloys and Compounds. V. 944, 25 May 2023, 169141
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838823004449?via%3Dihub
Источник информации и фото: ИОНХ РАН
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российской академии наук
