Наностержни оксида цинка синтезированы гидротермальным методом. Проведена обработка полученных образцов в водно-спиртовом растворе станната калия и мочевины при 170°С в течение 30 и 60 минут. В результате получены наноструктуры Zn - Sn - O. Химический состав поверхности образцов ZnO и Zn - Sn - O исследован с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Проанализирована их чувствительность к парам изопропилового спирта (1000 мд) при температурах 120 °С, 180°С, 250 °С. Показано перераспределение электронной плотности при формировании композитных наноструктур Zn - Sn - O, проявляющееся в химическом сдвиге пиков O1s и Zn2p. Это свидетельствует о перестроении химических связей при замещении атомов цинка оловом. Обнаружено, что чувствительность композитных структур к парам изопропилового спирта значительно превышает чувствительность ZnO во всем исследуемом температурном диапазоне. Улучшение газочувствительных свойств связано с наличием в образцах системы Zn - Sn - O поверхностных центров различного типа, принимающих участие в адсорбции и окислении изопропилового спирта. Zinc oxide nanorods were synthesized by the hydrothermal method. The obtained samples were processed in an aqueous-alcohol solution of potassium stannate and urea at 170 °C during different times. As a result, Zn - Sn - O nanostructures were obtained. The surface chemical composition of ZnO and Zn - Sn - O was studied using the X-ray photoelectron spectroscopy. Its sensitivity to vapors of isopropyl alcohol (1000 ppm) at 120 °C, 180 °C, 250 °C was analyzed. The electron density redistribution during the Zn - Sn - O composite nanostructures formation manifests itself in the chemical shift of the O1s and Zn2p peaks. It confirm the rearrangement of chemical bonds when zinc atoms are replaced by tin ones. It was found that the sensitivity of composite structures to isopropyl alcohol vapors significantly exceeds that of ZnO in the entire temperature range under study. The improvement of gas-sensitive properties is associated with the presence of various types of surface centers in the Zn - Sn - O samples that participate in the adsorption and oxidation of isopropyl alcohol.
В работе показаны возможности применения композитных структур ZnO-Fe в качестве газочувствительных слоев для детектирования паров органических растворителей на примере изопропилового спирта. Композитные структуры получены на основе наностержней оксида цинка, синтезированных гидротермальным методом, за счет изменения их состава при выдержке в растворе сульфата железа. Исследование химического состава поверхности проводили с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Показано, что при использовании раствора сульфата железа с концентрацией 0,025 моль/л на поверхности наблюдаются атомы железа и цинка. Повышение концентрации раствора до 0,05 моль/л приводит к осаждению частиц оксида железа на поверхность слоя наностержней. Исследование газочувствительных характеристик проводили при температуре 250°С при воздействии паров изопропилового спирта в диапазоне концентраций от 200 до 1000 млн. Установлено, что величина отклика композитных структур ZnO-Fe (0,025) превышает соответствующее значение для наностержней оксида цинка, что может быть обусловлено большим содержанием кислородных вакансий в композитном образце. The paper shows the possibilities of using ZnO-Fe composite structures as gas-sensitive layers for detecting organic solvent vapors exemplifying on isopropyl alcohol. Composite structures were formed based on zinc oxide nanorods synthesized by the hydrothermal method, due to changes in their composition in a ferrous sulfate solution. The chemical composition of the surface was studied using X-ray photoelectron spectroscopy. It is shown that when using a ferrous sulfate solution with a concentration of 0,025 mol/l, iron and zinc atoms are observed on the surface. An increase in the concentration of the solution to 0,05 mol/l leads to the deposition of iron oxide particles on the surface of the nanorods. The study of some gas-sensitive characteristics was carried out at 250°C when exposed to isopropyl alcohol vapors in the concentration range from 200 to 1000 ppm. It was found that the response value of composite structures ZnO-Fe (0,025) exceeds the corresponding value for the zinc oxide nanorods, that may be due to the high content of oxygen vacancies in the composite sample.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.