Las nanoesferas de In2O3 porosas y huecas amplían la detección de trietilamina

Las nanoesferas de In2O3 porosas y huecas amplían la detección de trietilamina


La trietilamina (TEA) es un compuesto químico altamente inflamable que es peligroso tanto para el medio ambiente como para la salud pública. El desarrollo del óxido de indio (en2O3) nanoesferas porosas huecas (HPNS) incrustadas con nanopartículas de plata como sensor de gas para la detección de gas TEA son el foco de un estudio reciente publicado como prueba preliminar en la revista Materials Research Bulletin.

Las nanoesferas porosas huecas In2O3 fabricadas con MOF amplían la detección de trietilamina

Estudio: nanoesferas porosas huecas de In2O3 cargadas con nanopartículas de Ag para lograr la detección de trietilamina en un amplio rango de concentración. Crédito: Spunt/Shutterstock.com

¿Cuáles son los efectos de la exposición a la trietilamina?

El TEA, un compuesto altamente volátil con un olor característico y alta toxicidad, se usa ampliamente como líquido orgánico, conservante y agente de curado. Sin embargo, la TEA representa un riesgo significativo pero subestimado para la salud pública. Las personas expuestas al gas de trietilamina durante períodos cortos experimentan fatiga visual, retinitis y visión anular. El contacto directo con el gas TEA también puede irritar las superficies mucosas.

Se ha demostrado que la exposición a largo plazo al gas TEA causa irritación pulmonar, hinchazón, peribronquitis leve, abultamiento venoso, llagas en los ojos y, en niveles elevados, daño hepático, renal y cardíaco.

Limitaciones de los métodos de medición de TEA anteriores

Se ha desarrollado una variedad de técnicas basadas en múltiples herramientas de análisis para monitorear los contaminantes TEA en diferentes matrices de muestreo. La cromatografía de gases (GC) se considera uno de los métodos más establecidos para detectar gas TEA debido a su sofisticación técnica, tasa de evaluación y cuantificación secuencial de múltiples sustancias.

Debido a la alta polaridad del gas TEA, estas técnicas encuentran regularmente problemas de capacidad de respuesta o repetibilidad en la cuantificación de TEA. Además, cuestiones como los costos de instalación, la complejidad operativa y la complejidad de la adquisición en tiempo real limitan la eficacia de estos métodos. Como resultado, los sensores de gas están cobrando fuerza como una técnica prometedora para lograr la detección instantánea e instantánea de TEA de baja densidad para aplicaciones de control de la salud.

Importancia de los sensores semiconductores de óxido de metal

Debido a su tamaño compacto, su larga vida útil y su bajo costo, los detectores de semiconductores de óxido metálico (MOS) se han utilizado ampliamente recientemente para aplicaciones de detección de gases. El óxido de indio (In2O3) es una sustancia clásica de tipo n con buena conductividad eléctrica e inercia química entre las sustancias MOS comunes. Su capacidad de respuesta eléctrica precisa a los gases externos lo hace ideal para el desarrollo de sensores de gas de alta precisión.

Aunque hasta la fecha se ha utilizado óxido de indio puro para la detección de gases, su baja especificidad y su lenta velocidad de reacción limitan gravemente su aplicación a la medición de TEA de baja concentración. Como resultado, a menudo se altera con metales y óxidos metálicos para mejorar su capacidad de percepción.

una novela en2O3 Sensor cargado con nanopartículas de plata

En este estudio, los investigadores fabricaron nanoesferas porosas huecas de óxido de indio (HPNS) modificadas con Ag para la detección de gas TEA utilizando un método hidrotermal simple. El sensor de gas se agitó magnéticamente antes del recocido a 450°C.

La estructura cristalina de las nanoesferas de óxido de indio se determinó mediante difracción de rayos X en polvo (XRD). Se utilizó un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (SEM) para examinar la morfología de las nanoesferas porosas huecas. La espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) se utilizó como una herramienta de caracterización eficaz para medir la pureza del sensor de gas fabricado.

Conclusiones clave del estudio

En resumen, los HPNS de óxido de indio se prepararon utilizando un método hidrotermal estándar. A partir de entonces, los HPNS de óxido de indio se modificaron con nanopartículas de plata del 1% al 7% en peso, lo que mejoró las vacantes de oxígeno y mejoró la respuesta del gas.

El análisis de sensibilidad de gas reveló que HPNS con 5 % en peso de Ag-In2O3 había mejorado considerablemente las capacidades del sensor de gas TEA, incluida una alta sensibilidad, un mejor control de pequeñas concentraciones, un amplio rango de detección, buena especificidad y previsibilidad a largo plazo a 350 °C

La gran superficie del sensor HPNSs con un 5 % en peso de Ag-In2O3 explica su sensibilidad a los gases significativamente mejor. En segundo lugar, la reacción electrónica y química de las nanopartículas de Ag mejoró la detección de gas TEA. Debido a las variaciones en la función de trabajo de Ag e In2O3, la barrera de Schottky formada en la interfaz y la generación de la región de agotamiento aumentó significativamente la resistencia inicial, lo que resultó en una alta capacidad de detección de gases.

Perspectiva de futuro

Se espera que las novedosas nanoesferas porosas huecas con un 5 % en peso de Ag-In2O3 tengan buenas perspectivas de uso tanto en futuras investigaciones como en aplicaciones industriales como material ideal para sensores de TEA. Además, el método propuesto de agregar nanopartículas de plata a In2O3-HPNS se puede aplicar a otros materiales para acelerar el crecimiento industrial de los sensores de gas.

referencia

Lied, Z. et al. (2022). Nanoesferas de In2O3 huecas y porosas cargadas con nanopartículas de Ag para lograr la detección de trietilamina en un amplio rango de concentración. Boletín de investigación de materiales. Disponible en: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0025540822001532?via%3Dihub

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