Nanosensor de NiCo204 para la detección de etanol
DOI:
https://doi.org/10.19136/jeeos.a9n2.6458Keywords:
Etanol; nnanopartículas; sensor.Abstract
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.
References
[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.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Journal of Energy, Engineering Optimization and Sustainability
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
1. Política propuesta para revistas de acceso abierto
Los autores/as que publiquen en esta revista aceptan las siguientes condiciones:
1. Los autores/as conservan los derechos de autor y ceden a la revista el derecho de la primera publicación, con el trabajo registrado con la licencia internacional Creative Commons Reconocimiento-No comercial-Compartir igual 4.0 .de atribución de Creative Commons, que permite a terceros utilizar lo publicado siempre que mencionen la autoría del trabajo y a la primera publicación en esta revista.
2. Los autores/as pueden realizar otros acuerdos contractuales independientes y adicionales para la distribución no exclusiva de la versión del artículo publicado en esta revista (p. ej., incluirlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro) siempre que indiquen claramente que el trabajo se publicó por primera vez en esta revista.
3. Se permite y recomienda a los autores/as a publicar su trabajo en Internet (por ejemplo en páginas institucionales o personales) antes y durante el proceso de revisión y publicación, ya que puede conducir a intercambios productivos y a una mayor y más rápida difusión del trabajo publicado (vea The Effect of Open Access).
===================== NUEVO 2025
This work is licensed under CC BY-NC-ND 4.0
Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
This license requires that reusers give credit to the creator. It allows reusers to copy and distribute the material in any medium or format in unadapted form and for noncommercial purposes only.
- BY: Credit must be given to you, the creator.
- NC: Only noncommercial use of your work is permitted.Noncommercial means not primarily intended for or directed towards commercial advantage or monetary compensation.
- ND: No derivatives or adaptations of your work are permitted.
