High-Performance Ammonia Gas Sensors Based on Plasma Treated Carbon Nanostructures

BANNOV, Alexander, Ondřej JAŠEK, Anton MANAKHOV, Marian MARIK, David NEČAS a Lenka ZAJÍČKOVÁ. High-Performance Ammonia Gas Sensors Based on Plasma Treated Carbon Nanostructures. IEEE Sensors Journal. PISCATAWAY, USA: IEEE Sensors Council, 2017, roč. 17, č. 7, s. 1964-1970. ISSN 1530-437X. Dostupné z: https://dx.doi.org/10.1109/JSEN.2017.2656122.

Základní údaje

• Originální název: High-Performance Ammonia Gas Sensors Based on Plasma Treated Carbon Nanostructures
• Název česky: Vysoce citlivý senzor amoniaku na bázi plazmově ošetřených uhlíkových nanostruktur
• Autoři: BANNOV, Alexander (643 Rusko), Ondřej JAŠEK (203 Česká republika, garant, domácí), Anton MANAKHOV (643 Rusko, domácí), Marian MARIK (703 Slovensko), David NEČAS (203 Česká republika, domácí) a Lenka ZAJÍČKOVÁ (203 Česká republika, domácí).
• Vydání: IEEE Sensors Journal, PISCATAWAY, USA, IEEE Sensors Council, 2017, 1530-437X.

Další údaje

• Originální jazyk: angličtina
• Typ výsledku: Článek v odborném periodiku
• Obor: 10305 Fluids and plasma physics
• Stát vydavatele: Spojené státy
• Utajení: není předmětem státního či obchodního tajemství
• WWW: web článku
• Impakt faktor: Impact factor: 2.617
• Kód RIV: RIV/00216224:14740/17:00097938
• Organizační jednotka: Středoevropský technologický institut
• Doi: http://dx.doi.org/10.1109/JSEN.2017.2656122
• UT WoS: 000397600000002
• Klíčová slova česky: amoniak; uhlíkové nanostruktury; senzor plynu; ošetření v plazmatu
• Klíčová slova anglicky: Ammonia; carbon nanostructures; gas sensor; plasma treatment
• Štítky: rivok
• Příznaky: Mezinárodní význam, Recenzováno

Anotace

Sensors based on multi-walled carbon nanotubes were functionalized by oxygen plasma treatment and plasma co-polymerization of maleic anhydride and acetylene, obtaining core-shell carbon nanopartices covered by functional groups. The active nanostructured carbonaceous material was investigated by scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, Raman spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy. It was confirmed that plasma treatment increases the content of surface functional groups. The sensing properties of the functionalized material were measured in the range of 10-1000 ppm of NH3 at room temperature. The plasma treated sensor showed an extremely high response of 22.5%, 27.9%, and 31.4% to 100 ppm, 250 ppm, and 500 ppm of NH3, respectively. It was shown that the nature of NH3 adsorption on the surface of functionalized nanostructured carbon material is physical adsorption.

Anotace česky

Senzory založené na vícevrstvých uhlíkových nanotrubicích byly funkcionalizovány pomocí kyslíkové plazmové léčby a plazmové kopolymerace anhydridu kyseliny maleinové a acetylenu, přičemž byly získány uhlíkové nanopartikuly jádra a pláště pokryté funkčními skupinami. Aktivní nanostrukturovaný uhlíkatý materiál byl zkoumán pomocí skenovací elektronové mikroskopie, energeticky disperzní rentgenové spektroskopie, Ramanovy spektroskopie a rentgenové fotoelektronové spektroskopie. Bylo potvrzeno, že léčba plazmou zvyšuje obsah povrchových funkčních skupin. Snímací vlastnosti funkcionalizovaného materiálu byly měřeny v rozmezí 10 až 1000 ppm NH3 při pokojové teplotě. Senzor zpracovaný plazmatem vykazoval extrémně vysokou odezvu 22,5%, 27,9% a 31,4% až 100 ppm, 250 ppm a 500 ppm NH3. Bylo prokázáno, že povaha adsorpce NH3 na povrchu funkcionalizovaného nanostrukturovaného uhlíkového materiálu je fyzikální adsorpcí.

Návaznosti

• LQ1601, projekt VaV: Název: CEITEC 2020 (Akronym: CEITEC2020)

Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, CEITEC 2020