ГАЗОВЫЕ ДАТЧИКИ НА ОСНОВЕ КОМПОЗИЦИИ ОКСИДА ВОЛЬФРАМА И МНОГОСТЕННЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК

Методами просвечивающей электронной микроскопии, измерения электропроводности и удельной поверхности исследована газочувствительная композиция оксида вольфрама с многостенными углеродными нанотрубками (WO3 –МУНТ), представляющая интерес для создания селективных чувствительных датчиков горючих газов и диоксида азота. Изготовлены и испытаны датчики (P ≤ 85 мВт), содержащие WO3 –МУНТ в качестве чувствительного элемента. Наибольшая чувствительность к пропану (≤ 400 %) наблюдается при температуре подложки менее 200 ºС, в то время как заметная чувствительность к NO2 (≥ 300 %) наблюдается при более высоких температурах (T ≥ 240 ºС). Введение МУНТ не оказывает существенного влияния на чувствительность к водороду во всем исследованном температурном интервале, соответствующем токам нагрева 21–75 мА. Чувствительность к NO2 при температуре 240 °С и выше (при токе нагрева 61 мА и выше) превышает 1000 %. Исследованная композиция оксида вольфрама с МУНТ пригодна для создания высокочувствительных полупроводниковых датчиков горючих газов и диоксида азота, в том числе для работы в составе приборов, предназначенных для экологического мониторинга воздуха. Датчики обладают высокими скоростями срабатывания и восстановления, а также низким энергопотреблением. 

1. Полупроводниковые сенсоры в физико-химических исследованиях / И.А. Мясников [и др.] ; под общ. ред. Л.Ю. Куприянова. – М. : Наука, 1991. – 327 c.

2. Trojanowicz, М. Analytical applications of carbon nanotubes: a review / M. Trojanowicz // TrAc Trends Anal. Chem. – 2006. – Vol. 25. – P. 480–489.

3. Roy, R.K. Room temperature sensor based on carbon nanotubes and nanofibres for methane detection / R.K. Roy, M.P. Chowdhury, A.K. Pal // Vacuum. – 2005. – Vol. 77. – P. 223–229.

4. Peng, S. K. Ab initio study of CNT NO2 gas sensor / S. Peng [еt al.] // Chem. Phys. Lett. – 2004. – Vol. 387 – P. 271–276.

5. Wei, B.Y. A novel SnO2 gas sensor doped with carbon nanotubes operating at room temperature / B.Y. Wei [еt al.] // Sens. Actuators B. – 2004. – Vol. 101. – P. 81–89.

6. Wu, R.J. Promotive effect of CNT on Co3 O4 –SnO2 in a semiconductor-typeCO sensor working at room temperature / R.-J. Wu [еt al.] // Sens. Actuators B: Chem. – 2008. – Vol. 131. – P. 306–312.

7. Гайдук, Ю.С. Газочувствительная композиция оксида вольфрама c многостенными углеродными нанотрубками / Ю.С. Гайдук [и др.] // Известия НАНБ. Серия хим. наук. – 2016. – № 1. – С. 12–17.

8. Клячко-Гурвич, А.Л. Упрощенный метод определения поверхности по адсорбции воздуха / А.Л. Клячко-Гурвич // Изв. АН СССР. Серия хим. наук. – 1961. – № 10. – С. 1884–1886.

9. Гайдук, Ю.С. Влияние добавок благородных металлов на газочувствительные свойства оксида вольфрама, полученного золь-гель методом / Ю.С. Гайдук, А.А. Савицкий // Известия НАНБ. Серия хим. наук. – 2015. – № 4. – С. 11–16.

10. Espinoza, E.N. Hybrid metal oxide and multiwall carbon nanotube films for low temperature gas sensing / E.N. Espinoza [еt al.] // Sens. Actuators B: Chem. – 2007. – Vol. 127. – P. 137–142.

11. Peng, S. Ab initio study of doped carbon nanotube sensors / S. Peng, K. Cho // Nano Letters. – 2003. – Vol. 3. – No. 4. – P. 513–517.

12. Kong, J. Functionalized carbon nanotubes for molecular hydrogen sensors / J. Kong, M.G. Chapline, H. Dai // Advanced Materials. – 2001. – Vol. 13. – No. 18. – Р. 1384–1386.

13. Sumanasekera, G.U. Effects of gas adsorption and collisions on electrical transport in single-walled carbon nanotubes / G.U. Sumanasekera [еt al.] // Physical Review Letters. – 2000. – Vol. 85. – No. 5. – P. 1096–1099.