Síntesis y respuesta sensora de alúmina mesoporosa dopada con Sn

C. DI LUCA; F. SCHIPANI

Mar del PLata

Congreso; 20º Congreso Internacional de Materiales (SAM-CONAMET2022); 2022

SAM

El monitoreo de la concentración de gases es un requerimiento permanente en numerosos procesos industriales y actividades cotidianas. Los sensores de gases típicamente se emplean en la detección de sustancias tóxicas o gases explosivos, monitoreo medioambiental, calidad de aire, entre otras tantas aplicaciones. Independientemente del principio de medición de los sensores (i.e. capacitivos, resistivos u ópticos), la mayoría de los sensores gaseosos se basan en la interacción de las moléculas de gas con la superficie de un material sólido; por lo tanto, los materiales porosos con elevada área superficial accesible para la interacción con dichas moléculas son especialmente interesantes como sensores de gases, puesto que ofrecen una mayor sensibilidad. En este sentido, los materiales mesoporosos con propiedades nanoestructurales definidas ofrecen numerosas ventajas en relación a los conformados con métodos convencionales, entre ellas se destacan sensores con tiempos de respuesta y recuperación más rápidos. En este contexto, este trabajo tiene por objeto crear un sensor resistivo de Sn incorporado en alúmina mesoporosa (MA) que provea un comportamiento eléctrico superior en relación a los sensores de SnO2 conformados con métodos convencionales. Para esto, se sintetizó Sn-MA mediante la técnica sol-gel de Autoensamblaje Inducido por Evaporación del Solvente (AIES) siguiendo el protocolo reportado por Cai y col. En forma subsiguiente, la muestra de Sn-MA se depositó sobre un sustrato de alúmina con electrodos de Pt, mediante la técnica de screen printing para su exposición a distintos gases. Los resultados de caracterización mostraron que luego del tratamiento térmico a 400 ºC, todos los residuos de síntesis fueron eliminados (ATG). Asimismo, no se formaron fases cristalinas de óxidos metálicos de Sn y Al, por lo que las paredes del óxido mixto resultaron amorfas (DRX). Las micrografías de MET mostraron que la estructura del material no llegó a ordenarse durante la síntesis AIES. Sin embargo, las mediciones de Fisisorción de N2 confirmaron la mesoporosidad del material, que exhibió un área superficial específica de 225 m2/g, un volumen de poros de 0,26 cm3/g y una distribución de tamaño de poro centrada en torno a 5,8 nm. Por otro lado, se midió la respuesta eléctrica del sensor frente a diferentes concentraciones de CO, CO2 y H2, siempre en una atmosfera de aire sintético y con un flujo total de 0,2 L/min. En estos experimentos se observó que, bajo atmósfera controlada, fue posible diferenciar CO de CO2, lo que resulta una característica altamente deseable en el monitoreo de toxicidad de corrientes gaseosas. Asimismo, el material mesoporoso desordenado exhibió excelentes tiempos de respuesta (t50%) y recuperación de aprox. 5 s y 20 s, respectivamente.A la fecha, nos encontramos explorando el ajuste de las condiciones de síntesis para obtener una mesoestructura ordenada y evaluar la influencia del ordenamiento en la respuesta sensora del material para mejorar la detección de mezclas de CO/CO2