LaFeO3 nanofibers as materials for gas sensors

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

LaFeO3 nanofibers were prepared by electrospinning from polymer precursor-filled solutions and characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, low-temperature nitrogen adsorption, infrared spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy. The gas-sensing properties of the materials were studied in detecting CO, NH3, acetone and methanol. The synthesized LaFeO3 fibers exhibit a high sensory response to volatile organic compounds.

Толық мәтін

Введение

Интенсивное развитие энергетики, химической и металлургической промышленности, использование энергетических установок, работающих на биотопливе и на основе высокотемпературных процессов переработки и сжигания отходов, приводит к повышению загрязнения окружающей среды. Для контроля качества воздуха в жилых и производственных зонах необходимо создание селективных, стабильных, высокочувствительных газовых сенсоров. Традиционные полупроводниковые газовые сенсоры на основе нанокристаллических оксидов MOx = ZnO, SnO2, WO3, In2O3, WO3 имеют ряд серьезных недостатков для количественного определения концентрации токсичных примесей в воздухе, прежде всего из-за низкой селективности и дрейфа параметров, вызванного низкой стабильностью микроструктуры при длительной эксплуатации при температуре 400–500°С [1–3]. В связи с этим возникает задача, заключающаяся в разработке высококачественных и эффективных материалов, подходящих для создания газовых сенсоров. Проблема стабильности сенсорных материалов может быть решена путем создания материалов, обладающих высокими газочувствительными показателями и работающих при пониженных температурах.

Рост требований к материалам, применяемым в качестве чувствительного элемента в газовых сенсорах, приводит к необходимости разработки новых и усовершенствования существующих методов синтеза. Наибольшее распространение для получения нанокристаллических пористых структур получили методы соосаждения или раздельного химического осаждения наночастиц полупроводниковых материалов из водных растворов с последующим отжигом в диапазоне температур 300–500°С. Основными недостатками таких методов является многоступенчатость процессов и наличие гидратно-гидроксильного слоя на поверхности наночастиц. Альтернативой таким методам выступает метод электроспиннига – процесс формирования нановолокон из электрически заряженного полимерного раствора или расплава под действием электростатических сил [4]. Данный метод позволяет за меньшее количество стадий получать высокодисперсные материалы сложного состава из неводных полимерных растворов в виде волокон, в которых в процессе синтеза и термического отжига формируется пористая структура. Детектирование газов-аналитов хеморезистивными сенсорами связано с процессами, протекающими на поверхности твердого тела, таким образом, доступность поверхности для адсорбции на ней детектируемых газов является важным параметром, напрямую влияющим на эффективность работы материала. Бимодальное распределение пор, характерное для материалов, синтезированных методом электроспиннинга, способствует улучшению сенсорных свойств материалов за счет образования многочисленных разветвленных каналов в массиве образца, по которым диффузия молекул анализируемого газа и продуктов реакции проходит быстрее, чем, например, в спеченных порошках. В связи с этим электроспиннинг получил широкое распространение в синтезе полупроводниковых оксидов и материалов на их основе [5–9]. Анализ литературных данных показывает, что электроспиннинг является уникальным методом синтеза, который позволяет получать в одну стадию нановолокна высокопористых нанокристаллических оксидов металлов и композиты различного состава на их основе [10–12].

В качестве газочувствительного материала особый интерес представляет феррит лантана LaFeO3 – тернарное соединение, принадлежащее к классу ортоферритов, имеющих структуру искаженного орторомбического перовскита. Феррит лантана является полупроводником p-типа с шириной запрещенной зоны 2.1–2.6 эВ. В литературе сообщается об успешном синтезе нановолокон LaFeO3 и материалов на его основе методом электроспиннинга [13–15]. Однако на данный момент сенсорные свойства феррита лантана изучены слабо и по отношению к ограниченному числу газов-аналитов [16, 17]. К основным недостаткам LaFeO3 можно отнести высокое сопротивление при температурах, близких к комнатной, а также меньший сигнал по сравнению с оксидами n-типа проводимости [18].

Цель работы – синтез нановолокон LaFeO3 со структурой перовскита и исследование влияния температуры отжига на параметры микроструктуры, электрофизические свойства, адсорбционные свойства и реакционную способность материалов при взаимодействии с газами. Создание на основе полученных нановолокон прототипов газовых сенсоров и исследование их газочувствительных свойств по отношению к основным загрязнителям воздуха с концентрацией на уровне ПДК рабочей зоны. В настоящей работе методом электроспиннинга синтезированы поликристаллические нановолокна феррита лантана с высокоразвитой пористой морфологией, определена зависимость свойств и состава поверхности полученных волокон от температуры отжига полимерных волокон. Выявлены высокие газочувствительные свойства по отношению к летучим органическим соединениям по сравнению с такими газами-восстановителями, как CO и NH3.

Результаты и обсуждение

Нановолокна LaFeO3 (табл. 1) синтезированы методом электроспиннинга, заключающемся в формировании из жидкого прекурсор-наполненного полимерного раствора тонких волокон под действием сильного электростатического поля. В качестве прекурсоров использовали девятиводный нитрат лантана и ацетилацетонат железа. В качестве полимера выбран поливинилпирролидон, в качестве растворителей – этиловый спирт и диметилформамид.

 

Таблица 1. Список синтезированных нановолокон.

Образец

Прекурсоры

Температура отжига, °C

LFO-500

La(NO3)3·9H2O

Fe(C5H7O2)3

500

LFO-600

600

LFO-700

700

LFO-800

800

LFO-900

900

 

Исследование фазового состава серии образцов из чистого LaFeO3 показало, что формирование фазы со структурой перовскита (ICDD [37-1493]) завершается в ходе отжига при 600°С (рис. 1), дальнейшее увеличение температуры приводит к увеличению области когерентного рассеяния (ОКР) LaFeO3, рассчитанной по формуле Шеррера (табл. 2). Это свидетельствует об укрупнении размера зерен при увеличении температуры отжига, что объясняется интенсифицированием собирательной рекристаллизации оксида. Вместе с тем увеличение температуры отжига до 900°С не приводит к появлению дополнительных рефлексов на дифрактограммах, из чего можно заключить, что синтезированные материалы однофазны и не претерпевают разложения при повышенных температурах. Образцы, отожженные при 600, 700, 800 и 900°С в своем составе имеют единственную кристаллическую фазу – феррита лантана с орторомбической кристаллической решеткой (ICDD 37-1493). Из дифрактограммы образца, отожженного при 500°С, видно, что данной температуры недостаточно для полного удаления полимера и образования целевой фазы LaFeO3, что подтверждается присутствием аморфных гало при малых углах рассеяния и отсутствием явно выраженных пиков, характерных для кристаллических фаз.

 

Рис. 1. Рентгенограммы полученных нановолокон LaFeO3.

 

Таким образом, в ходе отжига полимерных волокон, сформированных в процессе электроспиннинга, фаза со структурой перовскита гарантированно формируется при 600°С.

Удельная площадь поверхности материалов LaFeO3 составила 2–5 м2/г и не зависит от температуры отжига в пределах погрешности (табл. 2).

 

Таблица 2. Фазовый состав и параметры микроструктуры синтезированных нановолокон.

Образец

Материал

Температура отжига, °С

Фазовый состав

dОКР±10%, нм

Sуд±5%, м2

LFO-500

LaFeO3

500

Аморфный

LFO-600

LaFeO3

600

Феррит лантана

LaFeO3

(ICDD [37-1493])

17

2

LFO-700

LaFeO3

700

18

4

LFO-800

LaFeO3

800

19

5

LFO-900

LaFeO3

900

22

3

 

Морфология синтезированных материалов показана на рис. 2. Исследования методом растровой электронной микроскопии показали, что индивидуальные волокна LaFeO3 представляют собой поликристаллические волокна со средним диаметром 250±20 нм, размер кристаллита составляет 20–50 нм, что согласуется с расчетами размера областей когерентного рассеяния. Массив волокон формирует трехмерную губчатую структуру в случае всех синтезированных материалов. Несмотря на малую удельную площадь поверхности, присущую материалам, синтезированным методом электроспиннинга, волокнистая структура с множеством разветвленных каналов может обеспечить более эффективный транспорт газов-аналитов к активным центрам и ускорить десорбцию продуктов реакции, что в свою очередь повысит вероятность поверхностных реакций, ведущих к значительному улучшению сенсорных свойств.

 

Рис. 2. Микрофотографии полученных образцов LaFeO3.

 

Исследование состава поверхности серии образцов чистого феррита лантана методом ИК Фурье-спектроскопии подтвердило неполное разложение полимера в ходе отжига при 500°С, что согласуется с анализом фазового состава образца LFO-500. Наблюдается большое количество полос поглощения, относящихся к различным органическим группам – остаткам от неполного разложения полимера и прекурсоров (рис. 3). ИК спектры образцов, отожженных при больших температурах, кроме колебаний связей Fe–O, характерных для феррита лантана, имеют полосы поглощения различных функциональных групп, связанных с адсорбцией на поверхности материалов молекулярной воды H2O, различных гидроксильных групп, также наблюдаются полосы поглощения, отвечающие симметричным и ассиметричным колебаниям карбонатных групп. Образование карбонатных групп на поверхности материалов может быть связано с высокой концентрацией продуктов разложения полимера, входящего в состав сформированных в ходе электроспиннинга волокон.

 

Рис. 3. ИК спектры синтезированных образцов LaFeO3.

 

Следует отметить, что с увеличением температуры отжига материалов LaFeO3 происходит уменьшение интенсивности полос поглощения, отвечающих как карбонатным группам, так и молекулярной воде и гидроксильным группам. Для оценки данного эффекта, ИК спектры нормировали на колебание Fe–O при 550 см–1, после чего считали отношение максимумов полос поглощения для OH 3410 см–1, Н2О 1630 см–1, а также для колебаний при 1490 и 1385 см–1 в случае карбонатов к колебанию Fe–O 550 см–1. В табл. 3 приведены рассчитанные значения.

 

Таблица 3. Результаты исследования материалов LaFeO3 методом ИК спектроскопии.

Образец

I3410/I550

I1630/I550

I1490/I550

I1385/I550

LFO-600

0.40

0.41

0.33

0.35

LFO-700

0.38

0.40

0.32

0.34

LFO-800

0.34

0.35

0.32

0.34

LFO-900

0.31

0.32

0.31

0.32

 

Снижение концентрации поверхностных групп с увеличением температуры отжига материалов можно связать со снижением количества активных центров адсорбции в связи отжигом поверхностных дефектов и снижением эффективной площади поверхности в ходе роста кристаллов при собирательной рекристаллизации оксида.

На рис. 4 представлены РФЭ спектры регионов, относящихся к кислороду O1s и углероду С1s, полученных образцов. Результаты рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии подтверждают снижение количества карбонатов, молекулярной воды и гидроксильных групп на поверхности синтезированных волокон. Так, компонента О3 на спектрах региона О1s, отвечающая присутствию молекул Н2О и гидроксогрупп ОН на поверхности материалов, имеет тенденцию к снижению с увеличением температуры отжига, рост интенсивности компоненты O2, которую обычно относят к различным хемосорбированным формам кислорода [19], может быть связан с образованием на поверхности карбоната лантана во время отжига в среде продуктов пиролиза полимера, входящего в состав волокон [20]. Интегральная интенсивность компоненты С2 на спектрах региона C1s, отвечающая присутствию карбонатов на поверхности, так же уменьшается. В табл. 4 приведены рассчитанные отношения интенсивностей компонент.

 

Рис. 4. РФЭ спектры синтезированных нановолокон LaFeO3.

 

Таблица 4. Результаты исследования материалов LaFeO3 методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.

Образец

O адс/О реш

OH/О реш

C–O/C–C

LFO-600

0.85

0.13

0.29

LFO-700

0.86

0.12

0.25

LFO-800

0.89

0.12

0.23

LFO-900

0.90

0.09

0.23

 

Сенсорные свойства нановолокон LaFeO3 исследованы по отношению к СO, NH3, метанолу и ацетону. Концентрация всех газов-аналитов в составе газовой фазы составляла 20 млн–1. Измерения проводили в режиме периодического изменения состава газовой фазы (15 мин чистый воздух, 15 мин воздух с газом-загрязнителем) в температурном интервале 50–500°С. В присутствии газов-восстановителей проводимость образцов уменьшалась, что характеризуется p-типом проводимости феррита лантана LaFeO3. При продувке сенсорной камеры чистым воздухом сопротивление материалов уменьшается и воспроизводимо достигает исходного значения.

Формирование сенсорного отклика материалов на основе полупроводниковых оксидов обусловлено протеканием реакции окисления газов-аналитов хемосорбированным на поверхности кислородом:

CO(gas) + 1/mOmn(ads) = CO2(gas) + n/me, (1)

NH3(gas) + 3/2mOmn(ads) = 1/2N2(gas) + 3/2H2O(gas) + 3n/2me, (2)

CH3OH(gas) + 6/2mOmn(ads) = CO2(gas) + 2H2O(gas) + 3n/me, (3)

CH3C(O)CH3(gas) + 16/2mOmn(ads) = 3CO2(gas) + 3H2O(gas) + 8n/me, (4)

где CO(gas), NH3(gas) – молекулы в газовой фазе, Omn – частица хемосорбированного кислорода (m = 1 или 2, n = 1 или 2), e – электрон, который инжектируется в зону проводимости в результате реакции, CO2(gas), N2(gas), H2O(gas) – молекулы продуктов реакции, десорбированные с поверхности материала в газовую фазу. Увеличение концентрации электронов в зоне проводимости полупроводника р-типа приводит к росту его сопротивления.

На рис. 5 показаны температурные зависимости сенсорного сигнала материалов LaFeO3, синтезированных при различных температурах отжига, при детектировании 20 млн–1 СO, NH3, метанола и ацетона [величины сенсорных сигналов рассчитаны по формуле (5)].

S = (RgasRair)/Rair =(Rgas/Rair) – 1. (5)

 

Рис. 5. Температурные зависимости сенсорного сигнала LaFeO3 при детектировании (а) NH3 (20 млн–1), (б) СО (20 млн–1), (в) ацетона (20 млн–1), (г) метанола (20 млн–1).

 

Наилучшие сенсорные свойства демонстрируют нановолокна феррита лантана с температурой отжига 600°С – образец LFO-600 имеет наибольший сенсорный отклик и более низкую температуру детектирования в отношении всех газов-аналитов. Для образцов, синтезированных при больших температурах, наблюдается значительное снижение сенсорного отклика, а также смещение температуры максимального сигнала в область повышенных температур.

Стоит отметить значительно больший сенсорный отклик при детектировании летучих органических соединений по сравнению с CO и NH3. С одной стороны, данный эффект можно объяснить «многоэлектронностью» процесса окисления молекул летучих органических соединений (ЛОС) на поверхности сенсорного материала хемосорбированным кислородом [уравнения (1)–(4)]. Чем больше в ходе окисления молекулы газа-аналита задействуется молекул хемосорбированного кислорода, тем больше высвободившихся в ходе реакции электронов инжектируется в зону проводимости, что приводит к большему изменению проводимости материала и, соответственно, большему сенсорному отклику. С другой стороны, данный эффект можно объяснить высокой каталитической активностью центров на поверхности, в роли которых выступают координационно-ненасыщенные катионы железа. Как известно, оксиды железа применяются в качестве катализа для окисления метанола и ацетона. В дополнение, высокий сенсорный отклик по отношению к ацетону и метанолу может быть обусловлен более низкой энергией диссоциации связей в молекулах ЛОС относительно угарного газа или углеводородов (табл. 5).

 

Таблица 5. Энергии диссоциации связей в молекулах газов-аналитов [21].

Молекула

Связь

ΔHdis, кДж/моль

CO

C≡O

1075

Ацетон

C=O

C–H

C–C

749

337

340

Метанол

C–O

C–H

O–H

384

337

428

 

Сравнение величин сенсорных откликов при детектировании ацетона для материалов, полученных в настоящей работе, с литературными данными приведено в табл. 6. Большинство работ посвящено исследованиям феррита лантана в виде порошка; работ, посвященных синтезу LaFeO3 методом электроспиннинга крайне мало [27, 28].

 

Таблица 6. Сенсорные свойства LaFeO3 при детектировании ацетона.

Метод синтеза

Тотжига, °С

Морфология

Концентрация газа, млн–1

Тизмерений, °С

Сенсорный сигнал

Ссылка

Золь-гель

800

Наночастицы

1

200

1.2

[22]

Золь-гель

900

Тонкие пленки

2

25

3.27

[23]

Гидро-термальный

800

Микросферы

50

260

14.2

[24]

Темплатный

600

Тонкие пленки

5

400

21

[25]

Золь-гель

450

Тонкие пленки

0.5 г/л

300

0.41

[26]

Электро-спиннинг

600

Нанотрубки

100

160

4.3

[27]

Электро-спиннинг

600

Нановолокна

40

120

46.4

[28]

Метод Печини

750

Тонкие пленки

80

350

30

[29]

Импульсное лазерное осаждение

570

Тонкие пленки

4

303

3.75

[30]

Золь-гель

800

Толстые пленки

0.5

260

2.1

[31]

Электро-спиннинг

600

Нановолокна

20

200

70.5

Настоящая работа

 

Проведенные сенсорные измерения выявили селективную чувствительность серии образцов из LaFeO3 к летучим органическим соединениям по сравнению с другими газами-восстановителями CO и NH3. При этом наилучшие результаты продемонстрировал образец LFO-600, показав наибольший отклик ко всем газам-аналитам при наименьшей рабочей температуре.

Выводы

Таким образом, методом электроспиннинга из полимерных прекурсор-наполненных растворов получены поликристаллические нановолокна феррита лантана LaFeO3 с размером кристаллических зерен 20–50 нм и диаметром волокон 250±20 нм, удельной площадью поверхности 2–5 м2/г. Определено, что оптимальной температурой отжига для формирования кристаллической фазы является 600°С. Материалы, синтезированные при данной температуре, характеризуются наименьшим размером кристаллического зерна и высокой концентрацией активных центров адсорбции на поверхности, что в совокупности с развитой пористой морфологией обеспечивает высокий сенсорный отклик при детектировании газов-восстановителей. Значительно больший отклик при детектировании летучих органических соединений объясняется большим количеством электронов, вовлеченных в процесс окисления газа-аналита хемосорбированным кислородом на поверхности материала.

Экспериментальная часть

Синтез ферритов лантана. В смеси этилового спирта (25 мл) и диметилформамида (25 мл) растворяли 0.003 моль (1.2987 г) La(NO3)3·6H2O и 0.003 моль (1.0595 г) Fe(C5H7O2)3. После полного растворения солей к полученному раствору добавляли поливинилпирролидон (4.5 г) и перемешивали до полного растворения полимера и гомогенизации раствора.

Для осуществления процесса электроспиннинга полученный полимерный раствор помещали в медицинский шприц, который фиксировали в шприцевом инфузионном насосе BYZ-810. Раствор подавали со скоростью 1 мл/ч через металлическую иглу калибра G21 с внутренним диаметром 510 мкм. Формирование полимерных волокон осуществлялось на металлическом коллекторе под действием разности потенциалов 10–11 кВ и при расстоянии в 120–130 мм между иглой и коллектором. Для определения оптимальной температуры отжига получаемые полимерные волокна отжигали при 500, 600, 700, 800 и 900°С в течение 5 ч, скорость нагрева составила 1 K/мин.

Исследование образцов. Фазовый состав материалов определяли с помощью метода порошковой рентгеновской дифракции (РФА). Рентгенограммы регистрировали на рентгеновском дифрактометре ДРОН-4-0.7 (Буревестник, Россия) (излучение CuKα, λ = 1.5418 Å) в интервале углов 2θ = 20–70° с шагом 0.1° и скоростью 1 град/мин. Съемку проводили при комнатной температуре. Идентификацию фаз в образцах проводили с применением баз данных PDF-1 и PDF-2. Обработку рентгенограмм проводили с помощью программного комплекса STOE WinXPOW (Version 1.06). По уширениям рефлексов на дифрактограммах проводили оценку размеров областей когерентного рассеяния в соответствии с формулой Шерера:

dXRD=kλβcosθ, (6)

где dXRD – средний размер области когерентного рассеяния, β – ширина соответствующего дифракционного пика на половине высоты, λ – длина волны используемого излучения, θ – дифракционный угол, k – безразмерный коэффициент сферичности частиц (k = 0.9).

Определение величины β производили по формуле (7):

β2 = βобр2 + β2эт , (7)

где βобр – ширина дифракционного пика образца на половине высоты, βэт = 0.085 – ширина дифракционного пика эталона с размером кристаллитов свыше 200 нм на половине высоты. Расчет размеров кристаллитов проводили с помощью программы STOE WinXPOW (Version 1.06).

Удельную площадь поверхности материалов определяли методом низкотемпературной адсорбции азота на приборе Chemisorb 2750 (Micromeritics, США) с использованием программного обеспечения Chemisoft. При расчете площади поверхности, доступной для адсорбции молекул, использовали модель BET. Порошкообразный порошок массой около 100 мг помещали в проточный кварцевый реактор. С целью удаления с поверхности материалов молекул, адсорбировавшихся при контакте с атмосферным воздухом (CO2, H2O), производили прокаливание образца в течение 30 мин при 300°С в токе гелия с чистотой 99.999% (поток составлял 50 мл/мин). Затем через реактор со скоростью 12 мл/мин пропускали поток газовой смеси N2–He (30 об% N2). После установления постоянного значения на детекторе анализатора хемосорбции образец охлаждали до температуры 77 K и регистрировали поглощение N2 из азот-гелиевой смеси. Количество азота, адсорбировавшегося на поверхности материала, рассчитывалось по изменению теплопроводности азот-гелиевой смеси.

Микроструктуру и морфологию нановолокон исследовали с помощью растровой электронной микроскопии (РЭМ) на электронном микроскопе Zeiss Supra 40 FE-SEM (Carl Zeiss, Inc., Германия) с внутрилинзовым детектором вторичных электронов при ускоряющем напряжении 10 кВ и апертуре 30 мкм.

Состав поверхности и зарядовое состояние атомов образцов исследовали методами инфракрасной и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. ИК спектры регистрировали в диапазоне волновых чисел 4000–400 см–1 с разрешением 4 см–1 в режиме пропускания на спектрометре Frontier (PerkinElmer, США). Съемку производили из таблеток бромида калия (d = 7 мм), содержащих 1% по массе исследуемого образца. Таблетки подготавливали путем тщательного перетирания KBr совместно с образцом с последующим прессованием под давлением 50 бар в специальной пресс-форме.

Исследования зарядового состояния элементов проводили на спектрометре Axis Ultra DLD (Kratos Analytical, Великобритания) с монохроматическим AlKα-излучением (hν = 1486.7 эВ, 150 Вт) в вакууме не ниже 10–9 Торр. Зарядовый сдвиг корректировали по пику основного состояния C1s с энергией связи 285 эВ. Для всех образцов были получены обзорные спектры в диапазоне 1300–0 эВ с шагом 0.5 эВ. Спектры областей Fe2p, La3d, O1s и C1s записывали с шагом 0.05 эВ. Для обработки спектров применяли программу Unifit 2014, фон описывали методом Ширли, спектры аппроксимировали смешанными функциями Гаусса–Лоренца.

Электрофизические и сенсорные свойства синтезированных материалов исследовали in situ методом измерения электропроводности толстых пленок. Пленки наносили на микроэлектронный чип из Al2O3 с платиновыми контактами из заранее подготовленной пасты на основе терпинеола. Чипы с нанесенными пленками сушили при 50°С в течение 5 ч, затем нагревали со скоростью 2 град/мин до 550°С и выдерживали при этой температуре в течение 3 ч для полного удаления связующего. Контроль температуры пленки осуществляли по сопротивлению встроенного в микроэлектронный чип платинового нагревателя. Скорость нагрева 2 град/мин при термической обработке пленок необходима для предотвращения ее разрушения в связи с различными коэффициентами температурного расширения керамической подложки и нанесенного материала.

Измерения электропроводности волокон проводили в режиме стабилизированного напряжения при постоянном токе с помощью автоматизированной проточной ячейки. Для создания заданных стабильных потоков и получения газовых смесей с заданным парциальным давлением кислорода использовали электронные газовые расходомеры РРГ-12 (Элточприбор, Россия). Для контроля влажности использовали измеритель влажности и температуры ИВТМ-7 (ЭКСИС, Россия). В качестве источников газов использовали поверочные газовые смеси: 2540 млн–1 СO в N2, 1960 млн–1 NH3 в N2, 1020 млн–1 метанола в N2, 1460 млн–1 ацетона в N2 и сухой воздух (генератор чистого воздуха ГЧВ-2.0-3.5, НПП Химэлектроника, Россия).

Благодарность

Авторы выражают благодарность Программе развития Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова за поддержку в предоставлении доступа к рентгеновскому фотоэлектронному спектрометру. В работе использовалось оборудование Учебно-методического центра литографии и микроскопии Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова.

Финансовая поддержка

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 23-73-01093).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

×

Авторлар туралы

V. Platonov

Lomonosov Moscow State University

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: platonovvb@my.msu.ru
ORCID iD: 0000-0003-2151-9592
Ресей, 119991, Moscow

N. Malinin

Lomonosov Moscow State University

Email: platonovvb@my.msu.ru
ORCID iD: 0009-0008-2685-7826
Ресей, 119991, Moscow

I. Sapkov

Lomonosov Moscow State University

Email: platonovvb@my.msu.ru
ORCID iD: 0009-0001-6621-7881
Ресей, 119991, Moscow

M. Rumyantseva

Lomonosov Moscow State University

Email: platonovvb@my.msu.ru
ORCID iD: 0000-0002-3354-0885
Ресей, 119991, Moscow

Әдебиет тізімі

  1. Galstyan V., Moumen A., Kumarage G.W.C., Comini E. // Sensors and Actuators (B). 2022. Vol. 357. P. 131466. doi: 10.1016/j.snb.2022.131466
  2. Staerz A., Weimar U., Barsan N. // Sensors and Actuators (B). 2022. Vol. 358. P. 131531. doi 10.1016/ j.snb.2022.131531
  3. Yamazoe N., Shimanoe K. // Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials. 2020. P. 3. doi: 10.1016/B978-0-08-102559-8.00001-X
  4. Doshi J., Reneker D. // J. Electrostat. 1995. Vol. 35. P. 151. doi: 10.1016/0304-3886(95)00041-8
  5. Li H., Chu Sh., Ma Q., Li H., Che Q., Wang J., Wang G., Yang P. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. Vol. 11. P. 31551. doi: 10.1021/acsami.9b10410
  6. Huang B., Zhang Zh., Zhao Ch., Cairang L., Bai J., Zhang Y., Mu X., Du J., Wang H., Pan X., Zhou J., Xie E. // Sensors and Actuators (B). 2018. Vol. 255. P. 2248. doi: 10.1016/j.snb.2017.09.022
  7. Le Kh., Toperczer F., Ünlü F., Paramasivam G., Mathies F., Nandayapa E., List-Kratochvil E.J.W., Fischer Th., Lindfors K., Mathur S. // Adv. Eng. Mater. 2023. P. 2201651. doi: 10.1002/adem.202201651
  8. Ichangi A., Shvartsman V.V., Lupascu D.C., Lê Kh., Grosch M., Schmidt-Verma A.K., Bohr Ch., Verma A., Fischer T., Mathur S. // J. Eur. Ceram. Soc. 2021. Vol. 41. P. 7662. doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2021.08.010
  9. Bohr Ch., Pfeiffer M., Öz S., Toperczer F., Lepcha A., Fischer T., Schütz M., Lindfors K., Mathur S. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. Vol. 11. P. 25163. doi: 10.1021/acsami.9b05700
  10. Samantaa P., Bagchi S., Mishra S. // Mater. Today. Proceed. 2015. Vol. 2. P. 4499. doi: 10.1016/j.matpr.2015.10.061
  11. Kima J.-H., Mirzaeib A., Kimb H.W., Kim S.S. // Sensors and Actuators (B). 2019. Vol. 284. P. 628. doi 10.1016/ j.snb.2018.12.120
  12. Laia T.-Y., Fanga T.-H., Hsiaob Y.-J., Chan C.-A. // Vacuum. 2019. Vol. 166. P. 155. doi 10.1016/ j.vacuum.2019.04.061
  13. Fan H., Zhang T., Xu X., Lu N. // Sensors and Actuators (B). 2011. Vol. 153. P. 83. doi: 10.1016/j.snb.2010.10.014
  14. Fang F., Feng N., Wang L., Meng J., Liu G., Zhao P., Gao P., Ding J., Wan H., Guan G. // Appl. Catal. (B). 2010. Vol. 216. P. 184. doi: 10.1016/j.apcatb.2018.05.030
  15. Lee W.-Y., Joong H. Y., Yoon J.-W. // J. Alloys Compd. 2014. Vol. 583. P. 320. doi: 10.1016/j.jallcom.2013.08.191
  16. Alharbi A., Sackmann A., Weimar U., Barsan N. // Sensors and Actuators (B). 2020. Vol. 303. P. 127204. doi: 10.1016/j.snb.2019.127204
  17. Hu J., Chen X., Zhang Y. // Sensors and Actuators (B). 2021. Vol. 349. P. 130738. doi: 10.1016/j.snb.2021.130738
  18. Hübner M., Simion C.E., Tomescu-Stănoiu A., Pokhrel S., Barsan N., Weimar U. // Sensors and Actuators (B). 2011. Vol. 153. P. 347. doi: 10.1016/j.snb.2010.10.046
  19. Thiruppathi K. P., Nataraj D. // Mater. Adv. 2020. Vol. 1. P. 2971. doi: 10.1039/D0MA00602E
  20. Arshad M.F., Kasmi A. El, Waqas M., Tian Z.-Y. //Appl. Energy Combust. Sci. 2021. Vol. 5. P. 100021. doi: 10.1016/j.jaecs.2020.100021
  21. Dean J.A., Lange N.A. Lange’s Handbook of Chemistry. McGraw-Hill, 1992. 1466 p.
  22. Wang X., Qin H., Pei J., Chen Y., Li L., Xie J., Hu J. // J. Rare Earths. 2016. Vol. 34. N 7. P. 704. doi: 10.1016/S1002-0721(16)60082-0
  23. Ali F.A., Nayak R., Achary P.G.R., Mishra D.K., Sahoo S.K., Singh U.P., Nanda B. // Mater. Today Proceed. 2023. Vol. 74. P. 993. doi: 10.1016/j.matpr.2022.11.351
  24. Xiao H., Xue C., Song P., Li J., Wang Q. // Appl. Surf. Sci. 2015. Vol. 337. P. 65. doi: 10.1016/j.apsusc.2015.02.064
  25. Dai Zh., Lee Ch.-S., Kim B.-Y., Kwak Ch.-H., Yoon J.-W., Jeong H.-M., Lee J.-H. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2014. Vol. 6. N 18. P. 16217. doi: 10.1021/am504386q
  26. Koli P.B., Kapadnis K.H., Deshpande U.G., More B.P., Tupe U.J. // Mat. Sci. Res. India. 2020. Vol. 17. N 1. P. 70. doi: 10.13005/msri/170110
  27. Zhang Y., Duan Z., Zou H., Ma M. // Mater. Lett. 2018. Vol. 215. P. 58. doi: 10.1016/j.matlet.2017.12.062
  28. Shingange K., Swart H.C., Mhlongo G.H. // Physica (B). 2020. Vol. 578. P. 411883. doi 10.1016/ j.physb.2019.411883
  29. Zhang Z., Ji H.M., Gu Y.F., Chen X.D., Yu D.Y. // Key Eng. Mater. 2007. Vol. 336–338. P. 684. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/KEM.336-338.684' target='_blank'>www.scientific.net/KEM.336-338.684
  30. Cyza A., Cieniek L., Moskalewicz T., Maziarz W., Kusinski J., Kowalski K., Kopia A. // Catalysts. 2020. Vol. 10. N 9. P. 954. doi: 10.3390/catal10090954
  31. Chen Y., Qin H., Wang X., Li L., Hu J. // Sensors and Actuators (B). 2016. Vol. 235. P. 56. doi 10.1016/ j.snb.2016.05.059

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
2. Fig. 1. X-ray diffraction patterns of the obtained LaFeO3 nanofibers.

Жүктеу (200KB)
3. Fig. 2. Micrographs of the obtained LaFeO3 samples.

Жүктеу (398KB)
4. Fig. 3. IR spectra of synthesized LaFeO3 samples.

Жүктеу (230KB)
5. Fig. 4. XPS spectra of synthesized LaFeO3 nanofibers.

Жүктеу (476KB)
6. Fig. 5. Temperature dependences of the sensor signal of LaFeO3 during detection of (a) NH3 (20 ppm), (b) CO (20 ppm), (c) acetone (20 ppm), (d) methanol (20 ppm).

Жүктеу (233KB)

© Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».