Химики из России и Израиля создали метод синтеза чистого диоксида олова для водородных датчиков

Москва, 13 мая - Международный коллектив с участием специалистов Института общей и неорганической химии им. Н. Курнакова РАН, Московского государственного университета им. М. Ломоносова и Еврейского университета в Иерусалиме разработал новый метод получения диоксида олова, свободного от примесей хлорид-ионов.
Об этом сообщила пресс-служба ИОНХ РАН. В институте подчеркнули, что предложенный простой подход позволяет синтезировать материал, обладающий высокой чувствительностью к низким концентрациям водорода даже в условиях повышенной влажности (до 50%). Разработка перспективна для создания газовых сенсоров с улучшенными характеристиками, востребованных в нефтехимической промышленности, атомной энергетике и медицине, а также поможет предотвращать утечки и взрывы водорода на промышленных объектах.

Традиционный синтез диоксида олова ведут из хлорида олова, однако в продукте остаются хлорсодержащие примеси, которые неконтролируемо меняют свойства материала. Новый подход, как пояснил старший научный сотрудник лаборатории пероксидных соединений и материалов на их основе ИОНХ РАН А. Михайлов, использует в качестве прекурсора пероксостаннат аммония - пероксидсодержащее соединение с группой из двух связанных атомов кислорода, - который осаждают на листочки оксида графена.

Технологическая цепочка выглядит следующим образом: исходный хлорид олова растворяют в воде и добавляют аммиак, получая гидроксид олова. Его далее растворяют в смеси пероксида водорода и водного раствора аммиака, что приводит к образованию золя - коллоидного раствора с наночастицами пероксостанната аммония. Золь смешивают с водной дисперсией оксида графена, после чего смесь помещают в пары аммиака и выдерживают. На этой стадии, по словам А. Михайлова, хлор уже отсутствует, а частицы золя оседают на поверхность графеновых листочков.

После выделения и сушки образуется коричневый порошок - листочки оксида графена, покрытые с двух сторон слоем пероксостанната аммония. Дальнейшая термическая обработка при 500°C в печи приводит к разложению пероксостанната до диоксида олова; одновременно оксид графена выгорает. Получаемые частицы SnO2 сохраняют двумерную листовую морфологию, унаследованную от подложки.

Результаты исследования опубликованы в журнале International Journal of Hydrogen Energy.

Диоксид олова - один из наиболее распространенных полупроводниковых материалов для хеморезистивных газовых сенсоров. Присутствие остаточных хлорид-ионов, характерное для классических методов синтеза, способно непредсказуемо изменять электропроводность и снижать селективность датчиков. Водород рассматривается как перспективный энергоноситель, однако он обладает широким диапазоном взрывоопасных концентраций в воздухе - от 4 % до 75 %, поэтому создание высокочувствительных и стабильных сенсоров для обнаружения его утечек остается актуальной задачей.

Автор: А. Шевченко