Высокочувствительные датчики токсичных газов, или газоанализаторы, применяются для обнаружения превышения концентрации горючих и токсичных газов в жилых и производственных помещениях, и позволяют предотвратить появление аварийной ситуации. При этом в промышленных условиях такие сенсоры должны быть чувствительны к широкому ряду неорганических газов и летучих органических соединений, а также их смесям.
Ученые из НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС», Белорусского государственного университета и Институт тепло‑ и массообмена имени А. В. Лыкова НАН Беларуси разработали новый наноматериал для датчиков токсичных газов, обладающей высокой чувствительностью к различным типам газа и способный обнаруживать вредные вещества в воздухе независимо от их концентрации и атмосферных условий. Полученный наноматериал состоит из оксида вольфрама (WO3), модифицированного графеном и медью (Cu).
Основа композита WO3 была получена методом золь-гель, который упрощенно можно описать как синтез материалов из раствора. В полученный гель-прекурсор добавляли композиционный нанопорошок медь-графен (G@Cu), синтезированный методом горения растворов. Это позволило создать взаимосвязанную структуру оксида вольфрама, графена и меди.
«Газодетекционная эффективность полученного вещества была протестирована на угарном газе, оксиде азота и ацетоне. Испытания показали, что уже при массовой доле модификатора в 1% чувствительность материала к угарному газу повышается более, чем в 9 раз, а к ацетону – в 6. Максимальная чувствительность к оксиду азота была достигнута при доле модификатора в 2% от общей массы вещества и оказалась почти в два раза выше, чем у чистого оксида вольфрама», — поясняет Дмитрий Московских, к.т.н., директор НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС».
Авторы исследования уверены, что благодаря простоте синтеза и способности эффективно обнаруживать газ различной природы, полученный ими материал может найти применение в высокочувствительных газоанализаторах на промышленных предприятиях.