ZAVISIMOST' SENSORNYKh KhARAKTERISTIK SISTEM MnO–Mn2O3–MnO2 PRI ADSORBTsII RAZLIChNYKh GAZOV OT STRUKTURY I KhIMIChESKOGO SOSTAVA POVERKhNOSTI V USLOVIYaKh MNOGOSTADIYNOGO IZOTERMIChESKOGO OTZhIGA

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Путем ступенчатого изотермического отжига при 850°C с шагом в 20 мин были приготовлены нестехиометрические слои оксида марганца (MnO2-x) с различным соотношением MnO2, Mn2O3 и MnO. Показано постепенное изменение морфологии поверхности и кристаллической структуры от биксбиита к гаусманиту при увеличении времени отжига от 5 до 65 мин. Слои полученных оксидов марганца продемонстрировали p-тип проводимости благодаря наличию гидроксильных групп на поверхности, что было подтверждено РФЭС-исследованиями. При всех временах отжига обнаружена селективность к адсорбции H2S при 200°C среди воздействия других газов: диоксида азота, аммиака и паров фенола, ацетонитрила и формальдегида. Установлено преобладание оксидов MnO2 и Mn2O3 на поверхности образцов при 2-м и 3 – 4-м циклах отжига, соответственно. Между этими переходами газовый отклик на сероводород увеличился в ~2 раза. Максимальный отклик на 800 ппм H2S был обнаружен после 3-й стадии изотермической обработки MnO2-x и составил в среднем 94%.

References

  1. Wojcieszak D., Kapu.scik P., Kijaszek W. // Appl. Sci. 2023. V. 13. № 1724. https://doi.org/10.3390/app13031724
  2. Basyooni M.A., Eker Y.R., Yilmaz M. // Superlattices Microstruct. 2020. V. 140. № 106465. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2020.106465
  3. Dey S., Mehta N.S. // Resources, Environ. Sustainability. 2020. V. 1. № 100003. https://doi.org/10.1016/j.resenv.2020.100003
  4. Sergienko N., Radjenovic J. // Appl. Catal. B: Environ. 2020. V. 267. № 118608. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.118608
  5. Massa A., Hernandez S., Lamberti A., Galletti C., Russo N., Finoy D. // Appl. Catal. B-Environ. 2017. V. 203. P. 270–281. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.10.025
  6. Langhammer D., Thyr J., Osterlund L. // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123. P. 24549–24557. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b05805
  7. Sahu B.K., Das A. // Phys. E Low-dim. Syst. and Nanostructures. 2018. V. 103. P. 60–65. https://doi.org/10.1016/j.physe.2018.05.016
  8. Rao C.N.R., Raveau B. Transition metal oxides: structure, properties and synthesis of ceramics oxides / Wiley–VCH: New York and Weinheim, 1998. С. 373. https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-0739(199906)13:6<476::AID-AOC851>3.0.CO;2-N
  9. Kumar R., Kushwaha N., Kumar R., Mittal J. // IEEE Sens. J. 2016. V. 16. P. 4691–4695. https://doi.org/10.1109/JSEN.2016.2550079
  10. Sharma S., Chauhan P., Husain S. // Adv. Mater. Proc. 2016. V. 1. P. 220–225. https://doi.org/10.5185/amp.2016/220
  11. Srinivasan B., Gardner S.D. // Surf. and interface analysis. 1998. V. 26. P. 1035–1049. https://doi.org/10.1002/(SICI)1096-9918(199812)26:13<1035::AID-SIA453>3.0.CO;2-B
  12. Xie C., Xiao L., Hu M., Bai Z., Xia X., Zeng D. // Sensors Actuators, B Chem. 2010. V. 145. P. 457–463. https://doi.org/10.1016/j.snb.2009.12.052
  13. Sanger A., Kumar As., Kumar Ar., Chandra R. // Sensors Actuators, B Chem. 2016. V. 234. P. 8–14. https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.04.152
  14. Xiao J., Liu P., Liang Y., Li H.B., Yang G.W. // J. Appl. Phys. 2013. V. 114. № 073513. https://doi.org/10.1063/1.4819218
  15. Tian X., Yang L., Qing X., Yu K., Wang X. // Sensors Actuators, B Chem. 2015. V. 207. P. 34–42. https://doi.org/10.1016/j.snb.2014.08.018
  16. Koyanaka H., Ueda Y., Takeuchi K., Kolesnikov A.I. // Sensors Actuators, B Chem. 2013. V. 183. P. 641–647. https://doi.org/10.1016/j.snb.2013.03.074
  17. Zhang W., Zeng C., Kong M., Pan Y., Yang Z. // Sensors Actuators, B Chem. 2012. V. 162. P. 292–299. https://doi.org/10.1016/j.snb.2011.12.080
  18. Shinde P.V., Xia Q.X., Ghule B.G., Shinde N.M., Seonghee J., Kim K.H., Mane R.S. // Appl. Surf. Sci. 2018. V. 442. P. 178–184. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.02.144
  19. Liu C., Navale S.T., Yang Z.B., Galluzzi M., Patil V.B., Cao P.J., Mane R.S., Stadler F.J. // J. Alloy. Compd. 2017. V. 727. P. 362–369. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.08.150
  20. Balamurugan S., Rajalakshmi A., Balamurugan D. // J. Alloy. Compd. 2015. V. 650. P. 863–870. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.08.063
  21. Barreca D., Gasparotto A., Gri F., Comini E., Maccato C. // Adv. Mater. Interfaces. 2018. V.5. № 1800792. https://doi.org/10.1002/admi.201800792
  22. Pu S., Pan Y., Zhang L., Lv Y. // Anal. Chim. Acta. 2021. V. 1180. № 338883. https://doi.org/10.1016/j.aca.2021.338883
  23. Liu Y., Yang X., Zou Q., Guo R., Yao Z. // Sensors Actuators, B Chem. 2023. V. 378. № 133163. https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.133163
  24. Hung C.M., Phuong H.V., Thinh V.V., Hong L.T., Thang N.T., Hanh N.H., Dich N.Q., Duy N.V., Hieu N.V., Hoa N.D. // Sensors Actuators, B Phys. 2021. V. 317. № 112454. https://doi.org/10.1016/j.sna.2020.112454
  25. Kusumam T.V.A., Siril V.S., Madhusoodanan K.N., Prashantkumar M., Ravikiran Y.T., Renuka N.K. // Sensors Actuators, B Phys. 2021. V. 318. № 112389. https://doi.org/10.1016/j.sna.2020.112389
  26. Vinh N.T., Dang T.V., Hang B.T., Le A.T., Tuan N.T., Vinh L.K., Quy N.V. // Sensors Actuators, B Phys. 2021. V. 331. № 112981. https://doi.org/10.1016/j.sna.2021.112981
  27. Zeng F., Pan Y., Yang Y., Li Q., Li G., Hou Z., Gu G. // Electrochim. Acta. 2016. V. 196. P. 587–596. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.03.031
  28. Liu Y., Xu J., Li H., Cai S., Hu H., Fang C., Shi L., Zhang D. // J. Mater. Chem. A. 2015. V. 3. P. 11543–11553. https://doi.org/10.1039/C5TA01212K
  29. Li X., Yi L., Zhu Q., Zhao L., Xu Y., Liu M., Liu T., Wu Q. // Environ. Technol. 2021. V. 42. P. 81–92. https://doi.org/10.1080/09593330.2019.1620868
  30. Koleva V., Boyadzhieva T., Zhecheva E., Nihtianova D., Simova S., Tyuliev G., Stoyanova R. // CrystEngComm. 2013. V. 15. P. 9080–9089. https://doi.org/10.1039/C3CE41545G
  31. Neetika N., Kumar A., Chandra R., Malik V.K. // Thin Solid Films. 2021. V. 725. № 138625. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2021.138625
  32. Laera A.M., Mirenghi L., Cassano G., Capodieci L., Ferrara M.C., Mazzarelli S., Schioppa M., Dimaio D., Rizzo A., Penza M., Tapfer L. // Thin Solid Films. 2020. V. 709. № 138190. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2020.138190
  33. Sonia T., Balamurugan D., Jeyaprakash B.G. // Sensors Actuators, B Phys. 2021. V. 331. № 113041. https://doi.org/10.1016/j.sna.2021.113041
  34. Bigiani L., Zappa D., Maccato C., Gasparotto A., Sada C., Comini E., Barreca D. // Nanomaterials. 2020. V. 10. № 511. https://doi.org/10.3390/nano10030511
  35. Sarıca N., Alev O., Arslan L.C., Ozturk Z.Z. // Thin Solid Films. 2019. V. 685. № 321. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2019.06.046
  36. Santhosam A.J., Ravichandran K., Ahamad T. // Sensors Actuators, B Phys. 2020. V. 316. № 112376. https://doi.org/10.1016/j.sna.2020.112376
  37. Zhao R., Li K., Wang Z., Xing X., Wang Y. // J. of Phys. Chem. Solid. 2017. V. 112. P. 43–49. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2017.08.039
  38. Dutt M., Ratan A., Tomar M., Gupta V., Singh V. // J. of Phys. Chem. Solid. 2020. V. 145. № 109536. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2020.109536
  39. Mane A.A., Moholkar A.V. // Thin Solid Films. 2018. V. 648. № 50. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2018.01.008
  40. Li D., Ma J., Chen K. // J. of Phys. Chem. Solid. 2021. V. 148. № 109656. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2020.109656
  41. Umar A., Ibrahim A.A., Kumar R., Algadi H., Albargi H., Ahmad F., Zeng W., Akhtar M.S. // Coatings. 2021. V. 11. № 860. https://doi.org/10.3390/coatings11070860
  42. Kaur M., Dadhich B.K., Singh R., Bagwaiya T., Bhattacharya S., Debnath A.K., Muthe K., Gadkari S.C. // Sensors Actuators, B Chem. 2017. V. 242. P. 389–403. http://dx.doi.org/10.1016/j.snb.2016.11.054
  43. Choi S.-W., Zhang J., Katoch A., Kim S.S. // Sensors Actuators, B Chem. 2012. V. 169. P. 54–60. https://doi.org/10.1016/j.snb.2012.02.054
  44. Zhang C., Liu Y., Wang C., Xu J., Bai Y.-L. // Inorg. Chem. Commun. 2023. V. 157. № 111256. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2023.111256
  45. Sureshkumar S., Venkatachalapathy B., Sridhar T.M. // Mater. Res. Express. 2019. V. 6. № 075009. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab0eef
  46. Eom N.S.A., Cho H.-B., Song Y., Go G.M., Lee J., Choa Y.-H. // Sensors Actuators, B Chem. 2018. V. 273. P. 1054–1061. https://doi.org/10.1016/j.snb.2018.06.098
  47. Balamurugan C., Lee D.W. // Sensors Actuators, B Chem. 2015. V. 221. P. 857–866. https://doi.org/10.1016/j.snb.2015.07.018
  48. Kim H., Jin C., Park S., Lee C. // Mater. Res. Bull. 2012. V. 47. P. 2708–2712. http://dx.doi.org/10.1016/j.materresbull.2012.04.038
  49. Patil Y., Pedhekar R.B., Patil S., Raghuwanshi F.C. // Mater. Today: Proceedings. 2020. V. 28. P. 1865–1871. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.05.293
  50. Стенькин Ю.А., Болотов В.В., Соколов Д.В., Росликов В.Е., Ивлев К.Е. // Физика твердого тела. 2019. Т. 61. В. 1161. С. 2224–2227. https://doi.org/10.21883/FTT.2019.11.48435.536
  51. Sopiha K.V., Malyi O.I., Persson C., Wu P. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021. V. 13. P. 33664–33676. https://doi.org/10.1021/acsami.1c08236
  52. Shanthi P.M., Hanumantha P.J., Ramalinga K., Gattu B., Datta M.K., Kumta P.N. // J. Electrochem. Soc. 2019. V. 166. № 10. https://doi.org/10.1149/2.0251910jes

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).