Síntesis y respuesta sensora de alúmina mesoporosa dopada con Sn

C. DI LUCA; F. SCHIPANI

Mar del Plata

Conferencia; SAM CONAMET 2022; 2022

INTEMA

El monitoreo de laconcentración de gases es un requerimiento permanente en numerosos procesosindustriales y actividades cotidianas. Los sensores de gases típicamente seemplean en la detección de sustancias tóxicas o gases explosivos, monitoreomedioambiental, calidad de aire, entre otras tantas aplicaciones 1. Independientementedel principio de medición de los sensores (i.e. capacitivos, resistivos uópticos), la mayoría de los sensores gaseosos se basan en la interacción de lasmoléculas de gas con la superficie de un material sólido; por lo tanto, losmateriales porosos con elevada área superficial accesible para la interaccióncon dichas moléculas son especialmente interesantes como sensores de gases,puesto que ofrecen una mayor sensibilidad. En este sentido, los materialesmesoporosos con propiedades nanoestructurales definidas ofrecen numerosasventajas en relación a los conformados con métodos convencionales, entre ellasse destacan sensores con tiempos de respuesta y recuperación más rápidos 2. En estecontexto, este trabajo tiene por objeto crear un sensor resistivo de Snincorporado en alúmina mesoporosa (MA) que provea un comportamiento eléctrico superioren relación a los sensores de SnO2 conformados con métodos convencionales.Para esto, se sintetizó Sn-MA mediante la técnica sol-gel de AutoensamblajeInducido por Evaporación del Solvente (AIES) siguiendo el protocolo reportadopor Cai y col.3. 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. Losresultados de caracterización mostraron que luegodel tratamiento térmico a 400 ºC, todos los residuos de síntesis fueroneliminados (ATG). Asimismo, no se formaron fases cristalinas de óxidosmetálicos 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 nollegó a ordenarse durante la síntesis AIES. Sin embargo, las mediciones deFisisorción de N2 confirmaron la mesoporosidad del material 4 (Fig. 1-a),que exhibió un área superficial específica de 225 m2/g, un volumende poros de 0,26 cm3/g y una distribución de tamaño de poro centradaen torno a 5,8 nm (Fig. 1-b). Porotro lado, se midió la respuesta eléctrica del sensor frente a diferentesconcentraciones de CO, CO2 y H2, siempre en una atmosferade aire sintético y con un flujo total de 0,2 L/min (Fig. 1-c). En estos experimentos se observó que,bajo atmósfera controlada, fue posible diferenciar CO de CO2, lo queresulta una característica altamente deseable en el monitoreo de toxicidad decorrientes gaseosas. Asimismo, el material mesoporoso desordenado exhibió excelentestiempos de respuesta (t50%) y recuperación de aprox. 5 s y 20 s, respectivamente.Ala fecha, nos encontramos explorando el ajuste de las condiciones de síntesispara obtener una mesoestructura ordenada y evaluar la influencia delordenamiento en la respuesta sensora del material para mejorar la detección demezclas de CO/CO2.