«Убить двух зайцев одним выстрелом»

Dec 13, 2023

Хэфэйский институт физических наук Китайской академии наук, 28 марта 2023 г.

Бифункциональная роль мембраны PDMS при разработке датчиков H2S — устойчивость к влажности и улучшенная селективность. Кредит: Чжан Руофан

Группа исследователей под руководством профессора Мэн Ганга из Института физических наук Хэфэй (HFIPS) Китайской академии наук (CAS) исследовала использование полидиметилсилоксана (ПДМС) при разработке высокоэффективного, устойчивого к влаге сероводорода. (H2S), открывающие путь к практическому применению хемирезисторов H2S во влажной воздушной среде.

Результаты были опубликованы в журналах ACS Applied Materials & Interfaces и Chemical Communication соответственно.

H2S — бесцветный, легковоспламеняющийся, взрывоопасный, высококоррозионный и высокотоксичный газ, широко распространенный в полузакрытых помещениях и помещениях с высокой влажностью. Некоторые оксиды, включая делафоссит, ZnO и CuO, хорошо реагируют на H2S в сухом воздухе, но влажность имеет тенденцию влиять на реакцию датчиков. Кроме того, H2S является очень агрессивным газом, и его коррозионная активность возрастает с увеличением влажности. Это приводит к быстрой коррозии и деградации датчиков в условиях повышенной влажности, что становится важной проблемой для практического применения датчиков.

In order to solve these problems, scientists evaporated a hydrophobic and semipermeable membrane of polydimethylsiloxane (PDMS) on the Pt single-atomAn atom is the smallest component of an element. It is made up of protons and neutrons within the nucleus, and electrons circling the nucleus." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">атом CuCrO2 заякорился методом термического испарения.

Чжан Руофан, первый автор статьи, описал биофункциональную роль ПДМС как «убийство двух зайцев одним выстрелом».

ПДМС имел гидрофобную природу. Он мог эффективно изолировать проникновение водяного пара в окружающую среду, ослабить влияние влажности окружающей среды на датчик и значительно улучшить долговременную стабильность датчика во влажной среде.

С другой стороны, микропоры в мембране PDMS могли эффективно блокировать молекулы метилмеркаптана (CH3SH), диаметр которых немного больше, чем у H2S. Он действовал как «молекулярное сито», еще больше улучшая селективность датчика в отношении H2S.

Влагостойкий датчик H2S на основе CuCrO2, покрытого ПДМС, имел низкую рабочую температуру (100 ℃), высокую чувствительность (до 151 для 5 ppm H2S при относительной влажности 50%), высокую селективность и хорошую долговременную стабильность, что заложили важную основу для практического применения датчика H2S в нефтехимической, газовой и других областях.

Использованная литература:

«Бифункциональная роль PDMS-мембраны в разработке влагоустойчивых H2S-хемирезисторов с высокой селективностью», Жуофан Чжан, Заньхун Дэн, Цзюньцин Чанг, Чжунъяо Чжао, Шимао Ван и Ган Мэн, 16 января 2023 г., Chemical Communications.DOI: 10.1039/D2CC05880D

«CuCrO2 с платиновым креплением для низкотемпературных высокопроизводительных хемирезисторов H2S», Руофан Чжан, Заньхун Дэн, Лэй Ши, Махеш Кумар, Цзюньцин Чанг, Шимао Ван, Сяодун Фанг, Вэй Тонг и Ган Мэн, 20 мая 2022 г., ACS Прикладные материалы и интерфейсы. DOI: 10.1021/acsami.2c00619.