Влияние на газочувствительные свойства нанокомпозитов Ti3C2Tx/TiOx состава травящей системы MF–HCl (M = Li+, Na+, NH4+)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучено влияние природы травящих систем MF–HCl (M = Li+, Na+, NH4+) на протекание процесса синтеза максенов Ti3C2Tx на основе МАХ-фазы Ti3AlC2, микроструктуру, фазовую чистоту, межслоевое расстояние, состав функциональных поверхностных групп, термическое поведение и работу выхода получаемых продуктов. Изучены сенсорные свойства при комнатной температуре рецепторных слоев Ti3C2Tx, нанесенных методом микроплоттерной печати, по отношению к широкому кругу газообразных аналитов (H2, CO, NH3, NO2, O2, бензол, ацетон, метан и этанол). Выявлена повышенная чувствительность к аммиаку максенов, полученных в результате воздействия солянокислых растворов фторидов натрия и аммония, и к монооксиду углерода образца, синтезированного с помощью системы LiF–HCl. Отмечены высокие отклики (~20–30% на 100 ppm NO2) для всех трех рецепторных материалов, однако процессы восстановления датчиков значительно затруднены. Для улучшения сенсорных характеристик чувствительные слои Ti3C2Tx подвержены относительно низкотемпературной термической обработке в воздушной атмосфере для формирования нанокомпозитов Ti3C2Tx/TiOx. Выявлено, что для частично окисленных максенов наблюдается высокий селективный отклик на кислород при очень низких рабочих температурах (125–175°С), что особенно характерно для материала, изготовленного с применением системы HCl–NaF.

Об авторах

Е. П. Симоненко

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Автор, ответственный за переписку.
Email: ep_simonenko@mail.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991; Миусская пл., 9, Москва, 125047

А. С. Мокрушин

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: ep_simonenko@mail.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

И. А. Нагорнов

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: ep_simonenko@mail.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

В. М. Сапронова

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: ep_simonenko@mail.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991; Миусская пл., 9, Москва, 125047

Ю. М. Горбань

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: ep_simonenko@mail.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991; Миусская пл., 9, Москва, 125047

Ф. Ю. Горобцов

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: ep_simonenko@mail.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

Т. Л. Симоненко

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: ep_simonenko@mail.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

Н. П. Симоненко

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: ep_simonenko@mail.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

Н. Т. Кузнецов

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: ep_simonenko@mail.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

Список литературы

  1. Zhang J., Qin Z., Zeng D. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2017. V. 19. № 9. P. 6313. https://doi.org/10.1039/C6CP07799D
  2. Wang H., Ma J., Zhang J. et al. // J. Phys.: Condens. Matter. 2021. V. 33. № 30. P. 303001. https://doi.org/10.1088/1361-648X/abf477
  3. Peterson P., Aujla A., Grant K. et al. // Sensors. 2017. V. 17. № 7. P. 1653. https://doi.org/10.3390/s17071653
  4. De Vito S., Massera E., Piga M. et al. // Sens. Actuators, B: Chem. 2008. V. 129. № 2. P. 750. https://doi.org/10.1016/j.snb.2007.09.060
  5. Mahajan S., Jagtap S. // J. Electron. Mater. 2021. V. 50. № 5. P. 2531. https://doi.org/10.1007/s11664-021-08761-7
  6. Mishra A., Basu S., Shetti N.P. et al. // J. Mater. Sci. - Mater. Electron. 2019. V. 30. № 9. P. 8160. https://doi.org/10.1007/s10854-019-01232-0
  7. Reddy B.K.S., Borse P.H. // J. Electrochem. Soc. 2021. V. 168. № 5. P. 057521. https://doi.org/10.1149/1945-7111/abf4ea
  8. Chai H., Zheng Z., Liu K. et al. // IEEE Sens. J. 2022. V. 22. № 6. P. 5470. https://doi.org/10.1109/JSEN.2022.3148264
  9. Nadargi D.Y., Umar A., Nadargi J.D. et al. // J. Mater. Sci. 2023. V. 58. № 2. P. 559. https://doi.org/10.1007/s10853-022-08072-0
  10. Wilson A. // Metabolites. 2015. V. 5. № 1. P. 140. https://doi.org/10.3390/metabo5010140
  11. van der Sar I.G., Wijbenga N., Nakshbandi G. et al. // Respir. Res. 2021. V. 22. № 1. P. 246. https://doi.org/10.1186/s12931-021-01835-4
  12. Licht J.-C., Grasemann H. // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. № 24. P. 9416. https://doi.org/10.3390/ijms21249416
  13. Liu C., Wang Q., Wang C. et al. // Trends Environ. Anal. Chem. 2023. V. 40. P. E00215. https://doi.org/10.1016/j.teac.2023.e00215
  14. Deshmukh K., Kovářík T., Khadheer Pasha S.K. // Coord. Chem. Rev. 2020. V. 424. P. 213514. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2020.213514
  15. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Mokrushin A.S. et al. // Nanomaterials. 2023. V. 13. № 5. P. 850. https://doi.org/10.3390/nano13050850
  16. Devaraj M., Rajendran S., Hoang T.K.A. et al. // Chemosphere. 2022. V. 302. P. 134933. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.134933
  17. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Nagornov I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 11. P. 1850. https://doi.org/10.1134/S0036023622601222
  18. Choi S.-J., Kim I.-D. // Electron. Mater. Lett. 2018. V. 14. № 3. P. 221. https://doi.org/10.1007/s13391-018-0044-z
  19. Li Q., Li Y., Zeng W. // Chemosensors. 2021. V. 9. № 8. P. 225. https://doi.org/10.3390/chemosensors9080225
  20. Riazi H., Taghizadeh G., Soroush M. // ACS Omega. 2021. V. 6. № 17. P. 11103. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c05828
  21. Ho D.H., Choi Y.Y., Jo S.B. et al. // Adv. Mater. 2021. V. 33. № 47. P. 2005846. https://doi.org/10.1002/adma.202005846
  22. Sivasankarapillai V.S., Sharma T.S.K., Hwa K.-Y. et al. // ES Energy Environ. 2022. https://doi.org/10.30919/esee8c618
  23. Alwarappan S., Nesakumar N., Sun D. et al. // Biosens. Bioelectron. 2022. V. 205. P. 113943. https://doi.org/10.1016/j.bios.2021.113943
  24. Simonenko E.P., Nagornov I.A., Mokrushin A.S. et al. // Micromachines. 2023. V. 14. № 4. P. 725. https://doi.org/10.3390/mi14040725
  25. Simonenko N.P., Glukhova O.E., Plugin I.A. et al. // Chemosensors. 2022. V. 11. № 1. P. 7. https://doi.org/10.3390/chemosensors11010007
  26. Khakbaz P., Moshayedi M., Hajian S. et al. // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123. № 49. P. 29794. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b09823
  27. Wu M., He M., Hu Q. et al. // ACS Sensors. 2019. V. 4. № 10. P. 2763. https://doi.org/10.1021/acssensors.9b01308
  28. Lee E., VahidMohammadi A., Prorok B.C. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2017. V. 9. № 42. P. 37184. https://doi.org/10.1021/acsami.7b11055
  29. Yang Z., Liu A., Wang C. et al. // ACS Sensors 2019. V. 4. № 5. P. 1261. https://doi.org/10.1021/acssensors.9b00127
  30. Alhabeb M., Maleski K., Anasori B. et al. // Chem. Mater. 2017. V. 29. № 18. P. 7633. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.7b02847
  31. Lipatov A., Alhabeb M., Lukatskaya M.R. et al. // Adv. Electron. Mater. 2016. V. 2. № 12. https://doi.org/10.1002/aelm.201600255
  32. Shayesteh Zeraati A., Mirkhani S.A., Sun P. et al. // Nanoscale. 2021. V. 13. № 6. P. 3572. https://doi.org/10.1039/D0NR06671K
  33. Yang M., Huang M., Li Y. et al. // Sens. Actuators, B: Chem. 2022. V. 364. P. 131867. https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.131867
  34. Sinha A., Ma K., Zhao H. // J. Colloid Interface Sci. 2021. V. 590. P. 365. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.01.063
  35. Sun Q., Wang J., Wang X. et al. // Nanoscale. 2020. V. 12. № 32. P. 16987. https://doi.org/10.1039/C9NR08350B
  36. Kvashina T.S., Uvarov N.F., Korchagin M.A. et al. // Mater. Today Proc. 2020. V. 31. P. 592. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.07.107
  37. Wang L., Zhang H., Wang B. et al. // Electron. Mater. Lett. 2016. V. 12. № 5. P. 702. https://doi.org/10.1007/s13391-016-6088-z
  38. Liu F., Zhou A., Chen J. et al. // Appl. Surf. Sci. 2017. V. 416. P. 781. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.04.239
  39. Wang L., Liu D., Lian W. et al. // J. Mater. Res. Technol. 2020. V. 9. № 1. P. 984. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.11.038
  40. Mokrushin A.S., Nagornov I.A., Gorobtsov P.Y. et al. // Chemosensors. 2022. V. 11. № 1. P. 13. https://doi.org/10.3390/chemosensors11010013
  41. Mokrushin A.S., Nagornov I.A., Averin A.A. et al. // Chemosensors. 2023. V. 11. № 2. P. 142. https://doi.org/10.3390/chemosensors11020142
  42. Simonenko E.P., Nagornov I.A., Mokrushin A.S. et al. // Materials (Basel). 2023. V. 16. № 13. P. 4506. https://doi.org/10.3390/ma16134506
  43. Choi J., Kim Y., Cho S. et al. // Adv. Funct. Mater. 2020. V. 30. № 40. P. 2003998. https://doi.org/10.1002/adfm.202003998
  44. Pazniak H., Plugin I.A., Loes M.J. et al. // ACS Appl. Nano Mater. 2020. V. 3. № 4. P. 3195. https://doi.org/10.1021/acsanm.9b02223
  45. Kuang D., Wang L., Guo X. et al. // J. Hazard. Mater. 2021. V. 416. P. 126171. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.126171
  46. Liu S., Wang M., Liu G. et al. // Appl. Surf. Sci. 2021. V. 567. P. 150747. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.150747
  47. Zhang D., Yu S., Wang X. et al. // J. Hazard. Mater. 2022. V. 423. P. 127160. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127160
  48. Zhou Y., Wang Y., Wang Y. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021. V. 13. № 47. P. 56485. https://doi.org/10.1021/acsami.1c17429
  49. Badie S., Dash A., Sohn Y.J. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2021. V. 104. № 4. P. 1669. https://doi.org/10.1111/jace.17582
  50. Roy C., Banerjee P., Bhattacharyya S. // J. Eur. Ceram. Soc. 2020. V. 40. № 3. P. 923. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.10.020
  51. Luo W., Liu Y., Wang C. et al. // J. Mater. Chem. C. 2021. V. 9. № 24. P. 7697. https://doi.org/10.1039/D1TC01338F
  52. Liu A., Yang Q., Ren X. et al. // Ceram. Int. 2020. V. 46. № 5. P. 6934. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.11.008
  53. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Nagornov I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 5. P. 705. https://doi.org/10.1134/S0036023622050187
  54. Simonenko N.P., Fisenko N.A., Fedorov F.S. et al. // Sensors (Switzerland). 2022. V. 22. № 3247. P. 1. https://doi.org/10.3390/s22093473
  55. Mokrushin A.S., Gorban Y.M., Averin A.A. et al. // Biosensors. 2023. V. 13. № 4. P. 445. https://doi.org/10.3390/bios13040445
  56. Mokrushin A.S., Gorban Y.M., Nagornov I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 12. P. 2099. https://doi.org/10.1134/S0036023622601520
  57. Nagornov I.A., Mokrushin A.S., Simonenko E.P. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 4. P. 539. https://doi.org/10.1134/S0036023622040143
  58. Lane N.J., Vogel S.C., Caspi E.N. et al. // J. Appl. Phys. 2013. V. 113. № 18. https://doi.org/10.1063/1.4803700
  59. Aigner K., Lengauer W., Rafaja D. et al. // J. Alloys Compd. 1994. V. 215. № 1–2. P. 121. https://doi.org/10.1016/0925-8388(94)90828-1
  60. Liu F., Zhou J., Wang S. et al. // J. Electrochem. Soc. 2017. V. 164. № 4. P. A709. https://doi.org/10.1149/2.0641704jes
  61. Qi Q., Zhang W.Z., Shi L.Q. et al. // Thin Solid Films. 2012. V. 520. № 23. P. 6882. h ttps://doi.org/10.1016/j.tsf.2012.07.040
  62. Lioi D.B., Neher G., Heckler J.E. et al. // ACS Appl. Nano Mater. 2019. V. 2. № 10. P. 6087. https://doi.org/10.1021/acsanm.9b01194
  63. Peng M., Wu Z., Wei W. et al. // Adv. Mater. Interfaces. 2022. V. 9. № 18. Р. 2102418. https://doi.org/10.1002/admi.202102418
  64. Hildenbrand V.D., Fuess H., Pfaff G. et al. // Z. Phys. Chem. 1996. V. 194. № 2. P. 139. https://doi.org/10.1524/zpch.1996.194.Part_2.139
  65. Hart J.L., Hantanasirisakul K., Lang A.C. et al. // Nat. Commun. 2019. V. 10. № 1. P. 522. https://doi.org/10.1038/s41467-018-08169-8
  66. Jing H., Lyu B., Tang Y. et al. // Small Sci. 2022. V. 2. № 11. https://doi.org/10.1002/smsc.202200057
  67. Hou C., Yu H., Huang C. // J. Mater. Chem. C. 2019. V. 7. № 37. P. 11549. https://doi.org/10.1039/C9TC03415C
  68. Ma R., Fukuda K., Sasaki T. et al. // J. Phys. Chem. B. 2005. V. 109. № 13. P. 6210. https://doi.org/10.1021/jp044282r
  69. Ma H.L., Yang J.Y., Dai Y. et al. // Appl. Surf. Sci. 2007. V. 253. № 18. P. 7497. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2007.03.047
  70. Mokrushin A.S., Simonenko E.P., Simonenko N.P. et al. // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 463. P. 197. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.08.208
  71. Simonenko E.P., Mokrushin A.S., Simonenko N.P. et al. // Thin Solid Films. 2019. V. 670. P. 46. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2018.12.004
  72. Mokrushin A.S., Simonenko T.L., Simonenko N.P. et al. // J. Alloys Compd. 2021. V. 868. P. 159090. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.159090

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».