Nanosensor de NiCo204 para la detección de etanol
DOI:
https://doi.org/10.19136/jeeos.a9n2.6458Palabras clave:
Etanol; nnanopartículas; sensor.Resumen
La detección de etanol es crucial en diversas industrias, como la química, la pintura, la cosmética y la de laboratorio, donde la seguridad laboral es una prioridad máxima. Por lo tanto, el desarrollo de materiales con buenas capacidades de detección de etanol sigue siendo un gran desafío. En este estudio, se llevó a cabo la síntesis, caracterización y análisis de las propiedades de detección de vapor de etanol de nanopartículas de la cobaltita de níquel (NiCo2O4). Estas nanopartículas se obtuvieron utilizando un método coloidal asistido por microondas. La fase cristalina de NiCo2O4 se confirmó mediante difracción de rayos X después de una calcinación a 400 °C. Además, microscopía electrónica de transmisión reveló un tamaño promedio de nanopartícula de 7.7 nm. Las propiedades ópticas de las nanopartículas se examinaron mediante espectroscopia UV-visible y mostraron absorción en las regiones ultravioleta y visible con una energía de banda prohibida de 2.2 eV. Utilizando las nanopartículas de NiCo2O4, se fabricó un dispositivo sensor que mostró una respuesta repetible, reproducible y estable al vapor de etanol a una temperatura de funcionamiento de 120 °C. El nanosensor mostró tiempos de respuesta y recuperación de 6.50 s y 92.7 s, respectivamente. Además, demostró una excelente capacidad para detectar concentraciones bajas de etanol en el rango de 0.5 a 5 ppm. Estos resultados sugieren que las nanopartículas de NiCo2O4 son prometedoras para aplicaciones en dispositivos sensores para la detección de etanol.
Referencias
[1] Alzeer, J., Hadeed, K.A. (2016). Ethanol and its Halal status in food industries, Trends in Food Science & Technology, 58, 14–20.
[2] Dey. A. (2018). Semiconductor metal oxide gas sensors: A review. Materials Science and Engineering: B, 229, 206–217.
[3] Jiang, B., Zhou, T., Zhang, L., Yang, J., Han, W., Sun, Y., Liu, F., Sun, P., Zhang, H., Lu G. (2023). Separated detection of ethanol and acetone based on SnO2-ZnO gas sensor with improved humidity tolerance. Sensors and Actuators B: Chemical, 393, 134257.
[4] Li, X., Fu, L., Karimi-Maleh, H., Chen, F., Zhao, S. (2024). Innovations in WO3 gas sensors: Nanostructure engineering, functionalization, and future perspectives. Heliyon, 10(6), e27740.
[5] Tian, X., Cui, X., Lai, T., Ren, J., Yang, Z., Xiao, M., Wang, B., Xiao, X., Wang, Y. (2021). Gas sensors based on TiO2 nanostructured materials for the detection of hazardous gases: A review. Nano Materials Science, 3(4), 390–403.
[6] Zhu, Y., Pu, X., Song, W., Wu, Z., Zhou, Z., He, X., Lu, F., Jing, M., Tang, B., Ji, X. (2014). High capacity NiCo2O4 nanorods as electrode materials for supercapacitor. Journal of Alloys and Compounds, 617, 988–993.
[7] Mishra, K. K., Maurya, P. K., Mishra, A. K. (2024). Dual electrolyte based aluminium air battery using NiCo2O4–MoSe2 hybrid nanocomposite. International Journal of Hydrogen Energy, 69, 252–260.
[8] Marimuthu, G., Nguyen, B., Pham, V., Nguyen, V., Tran, V., Sivashanmugan, K., Pazhanivel, T. (2021). Novel NiCo2O4/MWCNTs nanocomposite with flake-like architecture as room temperature capacitive-type NH3 gas sensor. Materials Letters, 283, 128814.
[9] Hu, Y., Li, T., Zhang, J., Guo, J., Wang, W., Zhang, D. (2022). High-sensitive NO2 sensor based on p-NiCo2O4/n-WO3 heterojunctions. Sensors and Actuators B: Chemical, 352, 130912.
[10] Balaji, G., Rathinavel, S., Vadivel, S. (2021). Design and fabrication of clad removed fiber optic based NiCo2O4 sensor for detection of ethanol and acetone gases. Optik, 228, 168814.
[11] Kulkarni, S. K. (2015). Nanotechnology: Principles and Practices. Cham: Springer International Publishing.
[12] Zheng, Y., Wang, L., Tian, H., Qiao, L., Zeng, Y., Liu, C. (2021). Bimetal carbonaceous templates for multi-shelled NiCo2O4 hollow sphere with enhanced xylene detection. Sensors and Actuators B: Chemical, 339, 129862.
[13] Lee, K., Tiong, T., Pan, G., Yang, T., Uma, K., Tseng, Z., Nikoloski, A., Huang, C. (2024). Ultrasonic-Assisted electrodeposition of Mn-doped NiCo2O4 for enhanced photodegradation of methyl red, hydrogen production, and supercapacitor applications. Journal of Composites Science, 8(5), 164.
[14] Alam, N., Chandel, V., Khatoon, T., Tripathi, S., Azam, A., Rashmi, Shariq, M. (2018). Tailoring of band gap in manganese doped sodium hexa-titanate. In 2018 International Conference on Computational and Characterization Techniques in Engineering & Sciences (CCTES), IEEE, 291–294.
[15] Yan, X., Jin, Z., Zhang, Y., Liu, H., Ma, X. (2019). Controllable design of double metal oxide (NiCo2O4)-modified CdS for efficient photocatalytic hydrogen production. Physical Chemistry Chemical Physics, 21(8), 4501–4512.
[16] Jia, C., Yang, F., Zhao, L., Cheng, G., Yang, G. (2019). Temperature-dependent electrical transport properties of individual NiCo2O4 nanowire. Nanoscale Research Letters, 14(1), 10.
[17] LaMer, V. K., Dinegar, R. H. (1950). Theory, production and mechanism of formation of monodispersed hydrosols. Journal of the American Chemical Society, 72(11), 4847–4854.
[18] Morán-Lázaro, J., López-Urías, F., Muñoz-Sandoval, E., Blanco-Alonso, O., Sanchez-Tizapa, M., Carreon-Alvarez, A., Guillén-Bonilla, H., Olvera-Amador, M., Guillén-Bonilla, A., Rodríguez-Betancourtt, V. (2016). Synthesis, characterization, and sensor applications of spinel ZnCo2O4 nanoparticles. Sensors, 16(12), 2162.
[19] Guo, J., Wang, S., Lin, Z., Liu, L., Hui, Y. (2021). Ultrasensitive acetone sensor based on holey zinc oxide nanosheets doped by gold nanoparticles. Materials Letters, 302, 130443.
[20] Wang, X., Wang, X., Wei, W., Jiang, H., Li, X., Liu, G., Zhu, Z., Li, B., Sheng, Y., Zhou, J., Xie, E., Zhang, Z. (2023). Humidity-resistant ethanol gas sensors based on electrospun tungsten-doped cerium oxide hollow nanofibers. Sensors and Actuators B: Chemical, 393, 134210.
[21] Zhang, M., Lv, X., Wang, T., Pei, W., Yang, Y., Li, F., Yin, D., Yu, H., Dong, X. (2024). CuO-based gas sensor decorated by polyoxometalates electron acceptors: From constructing heterostructure to improved sensitivity and fast response for ethanol detection. Sensors and Actuators B: Chemical, 415, 136016.
[22] Bao, S., Wu, H., Chu, X., Liang, S., He, L. (2024). The room temperature ethanol gas sensors based on MoS2-CuGaO2 composite prepared by hydrothermal method. Talanta, 277, 126287.
[23] Zhang, L., Tian, J., Wang, Y., Wang, T., Wei, M., Li, F., Li, D., Yang, Y., Yu, H., Dong, X. (2024). Polyoxometalates electron-acceptor-intercalated In2O3@SnO2 nanofibers for chemiresistive ethanol gas sensors. Sensors and Actuators B: Chemical, 410, 135728.
[24] Lee, J.-S., Katoch, A., Kim, J.-H., Kim, S. S. (2016). Effect of Au nanoparticle size on the gas-sensing performance of p-CuO nanowires. Sensors and Actuators B: Chemical, 222, 307–314.
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