Наногетерогенные материалы на основе нитевидных полупроводниковых оксидов для химических сенсоровНИР

Соисполнители НИР

Университет г. Кельн Соисполнитель

Источник финансирования НИР

ФЦП: Федеральная целевая программа, Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы

Этапы НИР

# Сроки Название
1 12 марта 2012 г.-30 сентября 2012 г. Разработка методики синтеза нитевидных кристаллов SnO2 и наногетерогенных материалов на их основе
Результаты этапа: Настоящее исследование направлено на разработку и апробацию сенсорных материалов нового поколения на основе нитевидных кристаллов n-типа проводимости SnO2 и ZnO и иммобилизованных на их поверхности кластеров оксидов p-типа проводимости CuO, NiO, PdO, для решения проблемы повышения чувствительности, селективности и быстродействия сенсорных материалов к токсичным и взрывоопасным продуктам в воздухе. За отчетный период разработана методика синтеза нитевидных кристаллов SnO2 контролируемого диаметра 50-100нм из пара методами пар-жидкость кристалл (VLS) и химическим осаждением из газовой фазы (CVD). Разработана методика иммобилизации кластеров оксидов p-типа проводимости CuO, NiO, PdO, контролируемого размера 5-10 нм на поверхности нитевидных кристаллов SnO2. Проведены исследования состава, структуры, электрофизических свойств наногетерогенных чувствительных материалов. Определены сенсорные параметры наногетерогенных материалов на основе SnO2 . Работа по синтезу прекурсоров выполнена полностью иностранным партнером (Университет г. Кельн, Германия), работа по получению нанонитей n-SnO2 и наногетерогенных материалов n-SnO2/p-CuO методом CVD выполнена совместно во время командировки молодого специалиста МГУ в марте-апреле 2012 г в Университет г. Кельн.
2 1 октября 2012 г.-17 декабря 2012 г. Разработка методики синтеза нитевидных кристаллов ZnO и наногетерогенных материалов на их основе
Результаты этапа: Настоящее исследование направлено на разработку и апробацию сенсорных материалов нового поколения на основе нитевидных кристаллов n-типа проводимости SnO2 и ZnO и иммобилизованных на их поверхности кластеров оксидов p-типа проводимости CuO, NiO, PdO, для решения проблемы повышения чувствительности, селективности и быстродействия сенсорных материалов к токсичным и взрывоопасным продуктам в воздухе. За отчетный период разработана методика синтеза нитевидных кристаллов ZnO различными методами: из пара по механизму пар- кристалл, криохимическим методом из раствора и химическим осаждением из газовой фазы (CVD). Кроме того, разработаны методы синтеза нанокристаллов ZnO, легированных донорными примесями Ga, Fe, Al, In. Разработана методика иммобилизации кластеров оксидов p-типа проводимости CuO, NiO, PdO, контролируемого размера 5-10нм на поверхности нитевидных кристаллов ZnO. Проведены исследования состава, структуры, электрофизических свойств чувствительных наноструктурных материалов на основе чистого и легированного ZnO.
3 1 января 2013 г.-15 апреля 2013 г. Исследование состава, кристаллической и локальной структуры и электрофизических свойств наногетерогенных нитевидных материалов
Результаты этапа: Настоящее исследование направлено на разработку и апробацию сенсорных материалов нового поколения на основе нитевидных кристаллов n-типа проводимости SnO2 и ZnO и иммобилизованных на их поверхности кластеров оксидов p-типа проводимости CuO, NiO, PdO, для решения проблемы повышения чувствительности, селективности и быстродействия сенсорных материалов к токсичным и взрывоопасным продуктам в воздухе. За отчетный период проведены исследования размеров нитевидных кристаллов SnO2 и ZnO и кластеров p- типа проводимости методом рентгеновской дифракции и электронной микроскопии с нанометровым разрешением. Проведен анализ состава наноструктур и изучено электронное состояние элементов методом фотоэлектронной спектроскопии. Проведено измерение электрофизических свойств наногетерогенных материалов на постоянном токе и методом спектроскопии импеданса. Определена величина работы выхода электронов в нитевидных кристаллах SnO2 и ZnO и наногетерогенных материалах на их основе.
4 16 апреля 2013 г.-23 июня 2013 г. Исследование сенсорных свойств наногетерогенных материалов на основе нитевидных кристаллов SnO2 и ZnO при детектировании опасных газов в воздухе
Результаты этапа: Настоящее исследование направлено на разработку и апробацию сенсорных материалов нового поколения на основе нитевидных кристаллов n-типа проводимости SnO2 и ZnO и иммобилизованных на их поверхности кластеров оксидов p-типа проводимости CuO, NiO, PdO, для решения проблемы повышения чувствительности, селективности и быстродействия сенсорных материалов к токсичным и взрывоопасным продуктам в воздухе. За отчетный период изучены сенсорные свойства наногетерогенных материалов общей формулы n-SnO2(ZnO)/p-MeO при детектировании CO, NO2, H2S, NH3 на уровне ПДК. Исследование проведено на материалах, синтезированных на первом и втором этапах выполнения проекта на Химическом факультете МГУ имени М.В.Ломоносова и в университете г. Кельн, с определенным составом, размерами нитей широкозонных полупроводниковых оксидов n-типа проводимости и каталитических кластеров оксидов p-типа проводимости, а также известными электрофизическими параметрами материалов в атмосфере воздуха. Определены сенсорные параметры наногетерогенных материалов при детектировании основных загрязнителей воздуха на уровне предельно допустимых концентраций: предел обнаружения, зависимость величины сенсорного сигнала от температуры и концентрации целевого газа, влияние влажности на сенсорный сигнал при температуре, соответствующей максимальному сигналу. Все исследования проведены с использованием микроэлектронных чипов. Для материала n-SnO2/p-CuO проведены измерения сенсорных свойств на единичном нитевидном кристалле. Для сравнения проведены измерения сенсорных параметров порошков нанокристаллического диоксида олова, модифицированных каталитическими кластерами. Определены оптимальные составы наногетерогенных материалов для создания полупроводниковых газовых сенсоров резистивного типа.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".