Бессвинцовый перовскит уловил низкие концентрации аммиака
Газовый сенсор сделан на основе сурьмы
Корейские материаловеды создали пленочный газовый сенсор на основе перовскита с сурьмой, который улавливает аммиак в концентрации всего 1 ppm и выдает отклик по силе тока в 235 процентов уже при 100 ppm газа. Он является удачной альтернативой свинцовым перовскитам, основной проблемой которых является токсичность, и наиболее распространенным сенсорам — на основе висмута. Работа опубликована в журнале Small Structures.
Аммиак — перспективное вещество для водородной энергетики, поскольку легко сжижается и позволяет хранить много водорода в небольшом объеме. Однако главной его проблемой является высокая токсичность даже при низких концентрациях — предельно допустимые нормы составляют 35 миллиграмм на кубический метр при воздействии в течении 15 минут и 25 миллиграмм на кубический метр в течение 8 часов. При этом далеко не всегда человеческий нос может уловить опасные концентрации газа. Отсюда и возникает необходимость в чувствительных сенсорах с быстрым откликом.
Создавать такие датчики можно из галогенидных перовскитов на основе свинца. Полярные молекулы газа заметно меняют их электрическую проводимость, и срабатывание происходит даже в малых концентрациях. Но большим препятствием для применения свинцовых перовскитов является токсичность этого металла и неустойчивость материалов к влаге и кислороду, что мешает их коммерческому применению, поэтому исследователи ищут бессвинцовые альтернативы. Большинство сенсоров поэтому сегодня сделаны на основе перовскитов с висмутом, но применение перовскитов на основе сурьмы почти не изучалось.
Менгван Сонгу (Myungkwan Song) из Корейского института материаловедения с коллегами получил тонкую пленку (CH(NH2)2)3Sb2Br9, смешав растворенные в N,N-диметилформамиде бромиды формамидиния и сурьмы в молярном соотношении 3:2. Затем получившийся раствор перовскита нанесли на последовательно промытую ацетоном и изопропанолом в ультразвуковой ванне стеклянную подложку методом спин-коатинга. Суть метода состоит в раскручивании прикрепленной с помощью вакуума подложки с предварительно нанесенным на нее тонкого слоя раствора в легколетучем растворителе вещества, пленку которого мы желаем нанести. В результате раскручивания на больших скоростях растворитель моментально улетучивается или же слетает с подложки из-за центробежной силы. Тем самым, контролируя скорость вращения, можно контролировать толщину пленки.