Химики повысили чувствительность сенсоров к сероводороду

20 апреля 2023
227

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 синтезировали 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.

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.