Хотя доступны датчики утечек H2, для их работы требуются высокие температуры (например, газовые датчики на основе оксидов металлов и полупроводников), что делает их дорогими, недолговечными и опасными для использования для обнаружения взрывоопасных или горючих газов. Они также страдают от низкой чувствительности из-за отсутствия достаточного количества активных центров для обнаружения газа (таких как «нанолисты» оксида цинка [ZnO]). Поэтому ученые были заняты разработкой датчиков, которые могут преодолеть эти ограничения.
В новом исследовании, опубликованном в журнале «Датчики и приводы»: B. Chemical, группа ученых из Инчхонского национального университета, Корея, разработала новую конструкцию датчика H2 при комнатной температуре, в которой используются «2D» листы оксида цинка нанометровой толщины, заполненные отверстиями нанометрового размера. 2D нанолисты."" Обычные нанолисты ZnO имеют низкую чувствительность из-за самопереупаковки, которая блокирует активные центры для обнаружения газа.
Двумерные нанолисты Holey решают эту проблему, поскольку отверстия открывают заблокированные активные поверхности », – объясняет доктор. Манджит Кумар, руководивший исследованием.
Ученые термически «обработали» нанолисты ZnO при трех различных температурах (400 ° C, 600 ° C и 800 ° C), чтобы настроить их плотность отверстий, изготовили сенсорные устройства H2 из этих образцов и записали их реакцию на различные уровни H2 и другие газы при концентрации газа 100 ppm (частей на миллион) при комнатной температуре. Команда также исследовала обоснованность «теории металлизации», которая предполагает, что лежащий в основе чувствительный механизм связан с переходом от полупроводника к металлу, при котором ZnO «восстанавливается» до металлического Zn под воздействием газа H2.
Они обнаружили, что нанолист ZnO, обработанный при 400 ° C (ZnO @ 400), с максимальным количеством отверстий, показал самый высокий отклик на 100 ppm H2 вместе с самым быстрым временем отклика ~ 9 с. Кроме того, ZnO @ 400 также показал высокую повторяемость и стабильность примерно 97-99% через 45 дней. Наконец, они обнаружили, что экспериментальные данные подтверждают теорию металлизации.
Эти результаты убедительно свидетельствуют о том, что двумерные дырчатые нанолисты ZnO обладают замечательными физико-химическими свойствами, которые потенциально могут революционизировать характеристики газового зондирования в будущем. Доктор. Кумар предполагает: «Датчики H2 комнатной температуры будут играть ключевую роль в технологиях будущего, особенно с появлением Интернета вещей. Наши дырявые датчики на основе 2D ZnO позволят реализовать инновационные устройства обнаружения H2, которые могут обнаруживать утечку газа на ранней стадии и могут быть интегрированы со смартфонами и умными часами »,
Перед нами видение светлого будущего, основанного на двигателях H2, эта технология имеет большое значение для обеспечения «безопасного» пути к материализации этого видения!