La montmorillonita de polianilina de respuesta rápida y recuperación reduce el material nanocompuesto de polímero de óxido de grafeno para la detección de gas de cianuro de hidrógeno

Dec 22, 2023

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 8074 (2023) Citar este artículo

1173 Accesos

1 altmétrica

Detalles de métricas

En el presente trabajo, hemos desarrollado un sensor de gas basado en polímero. Los nanocompuestos poliméricos se sintetizan mediante la polimerización química oxidativa de anilina con persulfato de amonio y ácido sulfúrico. El sensor fabricado es capaz de lograr una respuesta de detección del 4,56 % para PANI/MMT-rGO a 2 ppm de gas de cianuro de hidrógeno (HCN). La sensibilidad de los sensores PANI/MMT y PANI/MMT-rGO es 0,89 ppm-1 y 1,1174 ppm-1 respectivamente. El aumento en la sensibilidad del sensor puede deberse a un aumento en el área de superficie proporcionada por MMT y rGO, que proporcionaron más sitios de unión para el gas HCN. La respuesta de detección del sensor aumenta a medida que aumenta la concentración del gas expuesto, pero se satura después de 10 ppm. El sensor se recupera automáticamente. El sensor es estable y puede funcionar durante 8 meses.

El vapor de cianuro de hidrógeno (HCN) es extremadamente peligroso para el organismo vivo. El gas HCN cuando se inhala aumenta el nivel de ingesta de oxígeno por parte de la célula1,2,3. El nivel tóxico del gas HCN es superior a 100 ppm y, cuando se expone, puede matar a un ser humano en 1 h4. La tragedia del gas de Bhopal en 1984 mató a 3.787 personas inocentes en una sola noche. Esta tragedia se podría haber evitado si se hubiera instalado algún sistema de alarma de advertencia (sensor de gas). La detección de trazas de gases tóxicos (amoníaco, dimetilmetilfosfonato (DMMP), monóxido de carbono, dióxido de carbono, óxido nitroso, HCN) es importante para prevenir un accidente mortal. Por lo tanto, se necesita la fabricación y el desarrollo de narices electrónicas a nivel micro y nano. La fabricación de sensores de gas utilizando nanoestructuras aumenta la sensibilidad de los sensores. El aumento de la superficie debido a las nanopartículas aumenta los sitios de unión del gas. Un sensor es un dispositivo que cuando recibe un estímulo responde con una señal eléctrica5,6,7,8,9,10. Los sensores de quimiorresistencia funcionan según el principio de cambio de resistencia al exponerse al gas. Un sensor estándar debe satisfacer las siguientes características, como funcionamiento a temperatura ambiente, funcionamiento en el ambiente y sin necesidad de suministro de oxígeno o aire, no se requiere estímulo externo, capacidad para detectar gases tóxicos en bajas concentraciones, alta sensibilidad y reproducibilidad, respuesta y recuperación rápida, de bajo coste y respetuosas con el medio ambiente11.

Los sensores de gas conductores a base de polímeros tienen numerosas ventajas sobre los sensores de óxido metálico, como alta sensibilidad, corto tiempo de respuesta, funcionamiento a temperatura ambiente y pueden ajustarse según la naturaleza del dopante. La sensibilidad del sensor de gas con base de polímero es alta debido a la gran relación superficie-volumen, su tamaño compacto, su peso ligero y su fácil integración con el sistema electrónico existente12. Muchos investigadores de todo el mundo prestan atención al material nanocompuesto polimérico (orgánico-inorgánico) debido a sus propiedades únicas, como aumento de la flexibilidad, mejora de la dureza de la superficie y resistencia al calor (debido a los componentes inorgánicos)8,9,10,13,14,15 . Yang et al.16 han informado de la detección de gas HCN mediante la técnica de microbalanza de cristal de cuarzo (QCM)16,17.

Aquí informamos por primera vez la detección de gas HCN mediante el método de resistencia química que tiene una respuesta rápida. En el presente trabajo, hemos sintetizado el nanocompuesto Polianilina/MMT-rGO mediante polimerización química oxidativa. Utilizamos PANI como material sensor en este estudio debido a su estabilidad, alta sensibilidad, buena conductividad eléctrica, bajo costo y facilidad de síntesis en el laboratorio. rGO proporciona más sitios de unión debido a su alta superficie, estabilidad térmica y conductividad eléctrica. La montmorillonita (MMT) se utiliza como material sensor en el presente estudio debido a su alta superficie, estructura porosa (que proporciona una gran superficie), alto coeficiente de adsorción, facilidad de propiedad sintonizable (funcionalización), respeto al medio ambiente y bajo costo. . El material nanocompuesto polimérico sintetizado se caracteriza por SEM, FTIR y XRD. Podemos lograr una respuesta de detección del 4,56 % para PANI/MMT-rGO a 2 ppm de gas de cianuro de hidrógeno (HCN). El sensor se recupera a la línea de base después de cada exposición al HCN. El sensor es estable y ha estado funcionando exitosamente durante los últimos 9 meses.

Anilina (C6H5NH2), ácido sulfúrico (H2SO4), ácido clorhídrico (HCl), persulfato de amonio ((NH4)2S2O8), permanganato de potasio (KMnO4), nitruro de sodio (Na3N), peróxido de hidrógeno (H2O2) e hidrato de hidracina (H6N2O) se compran en Himedia. Amoníaco (99,98%), acetona (99,9%), xileno (99%), benceno (99,9%), grafito y montmorillonita (MMT) (número CAS 1318-93-0) se obtienen de Sigma Aldrich.

El óxido de grafeno (GO) se sintetizó a partir de polvo de grafito (Sigma-Aldrich) utilizando el método Hummers modificado y se redujo aún más con hidrato de hidrazina para formar óxido de grafeno reducido (rGO)18,19,20. El rGO sintetizado se filtra utilizando un filtro Whatmann (125 micrones), se lava con agua desionizada (DI), metanol y se seca al vacío.

Se añaden 0,5 M de anilina a 50 ml de agua destilada y se agita durante 30 min. Se añaden 0,5 ml de H2SO4 a la solución anterior y se agita durante otros 30 min. Se añaden el MMT funcionalizado (0,5 g), 0,5 g de rGO y se sonican. Se añade gota a gota una solución preenfriada de APS 0,5 M y se mantiene para la polimerización (8 h) por debajo de 10 °C. El nanocompuesto final se filtra utilizando papel de filtro Whatman (125 μm) y se lava varias veces. Finalmente, el compuesto se lava con 10% de metanol para eliminar el químico no reactivo presente en el compuesto. El nanocompuesto polimérico se seca a 60 °C. El material nanocompuesto de polímero PANI/MMT se prepara sin añadir rGO21,22,23 en el proceso anterior.

El patrón de difracción de rayos X (DRX) se registra en un difractómetro Rikagu (modelo no Mini Flex 600) utilizando radiación Cu-Kα1 con una longitud de onda de 1,5406 Å en modo de exploración continua con un voltaje de aceleración de 40 kV y una corriente de 40 mA. Para estudiar la naturaleza del enlace en el nanocompuesto polimérico se registran espectros de espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) (Ferkin Elmer Modal no. 105627 FT-IR). La morfología de la superficie de la película sensora de nanocompuestos flexibles se analiza mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). La imagen del microscopio electrónico de transmisión (TEM) se toma utilizando un microscopio TEM Jeol que funciona con un voltaje de aceleración de 120 keV.

Se depositan películas delgadas de nanocompuesto polimérico sobre la lámina transparente flexible (25 mm × 0,5 mm) mediante un método de fundición y se secan a 45 °C. La pasta de plata (Ag) se utiliza para fabricar electrodos para mediciones eléctricas. Las fotografías ópticas de la flexibilidad de los sensores se muestran en las figuras 1a, b. La actividad de detección del sensor se lleva a cabo en una sencilla cámara de gas casera con un volumen neto de 1 litro. Dentro de la cámara se introducen diferentes concentraciones de gas HCN. El diagrama esquemático del conjunto de detección de gas se muestra en la Fig. 1c.

(a) Sensor (b) Muestra la flexibilidad del sensor, (c) configuración del sensor de gas.

La técnica de quimiorresistencia se utiliza para la detección de gas HCN. La resistencia dinámica del sensor se mide cuando el sensor se expone a HCN utilizando un medidor LCR (Hioki 3232) que da la resistencia final y sin HCN da la resistencia inicial. La cámara de detección se lava con gas nitrógeno antes y después de las mediciones.

Las concentraciones deseadas de gas se generan mediante el método de distribución estática de líquido24,25.

donde, C (ppm) es la concentración de gas objetivo deseada, ρ es (g/mL) la densidad del líquido (gas), V′ es el volumen del líquido (μL), T temperatura en Kelvin, M peso molecular del líquido (g/mol), y V volumen de la cámara (L). Se inyecta un volumen particular (μL) de analito en una cámara mediante una jeringa de precisión. La cámara de gas se lava con gas nitrógeno (1000 sccm) antes y después de tomar la lectura. La respuesta del sensor, R%, está definida por 26.

donde Ri es la resistencia inicial del sensor y Rf es la resistencia final después de la exposición al HCN.

La sensibilidad (S) de un sensor se define por la pendiente del gráfico dibujado entre la respuesta de detección versus la concentración del gas objetivo:

Aquí ∆R y ∆C son cambios en la respuesta del sensor y la concentración de gas.

El gráfico de los estudios FTIR de GO, rGO, PANI, PANI-MMT y PANI / MMT-rGO se muestra en la Fig. 2a, b. Los picos de los estudios FTIR se muestran en la Tabla 1. Los picos característicos en 3398 cm-1, 1225 cm-1, 1054 cm-1, 1632 cm-1 corresponden a O – H, C – OH, C – O y C. =C vibración de estiramiento del rGO20. Los picos característicos en 1112,12 cm-1 y 1088 cm-1 se deben a la vibración de flexión del plano C-H. Los picos en 1306,15 cm-1 se deben al modo de estiramiento C=N, los picos de 1486,20 cm-1 y 1483,31 cm-1 corresponden al estiramiento C=C en el anillo bencenoide y 1576 cm-1 se deben al estiramiento C=C del quinoide. en PANI23,26,27. Los picos característicos en 1126 cm-1 y 1042 cm-1 se deben al estiramiento de Si-O, 917 cm-1 y 799 cm-1 se deben al estiramiento de Al-OH y 525 cm-1 y 465 cm-1 se deben a Vibración de flexión Si-O del.

( a, b ) FTIR de compuesto polimérico y rGO, ( c, d ) patrón XRD de GO y nanocompuesto polimérico.

MMT en compuesto28. Los picos individuales de rGO, PANI y MMT están presentes en el nanocompuesto PANI/MMT-rGO.

El patrón XRD de rGO, PANI / MMT y PANI / MMT-rGO se muestra en la Fig. 2c, d. El pico en 2θ = 11,24° corresponde al plano (001) de GO que tiene un espaciado entre capas de 0,77 nm, debido a los grupos interlaminares atrapados entre láminas de óxido de grafeno hidrofílico. El pico de baja intensidad en 2θ = 43,27° que tiene el plano (100) se debe a rGO, lo que confirma un empaquetamiento aleatorio de láminas de grafeno en rGO29,30,31. Los aviones corresponden a (001), (100), (005), (110) y (300) en el PANI/MMT se deben al MMT30,31,32. El plano (001) presente a 15,5° en el compuesto PANI/MMT-rGO se debe a rGO. Los picos individuales para rGO y MMT se encuentran en el nanocompuesto de polímero PANI/MMT-rGO.

La micrografía TEM del rGO revela la formación de una estructura laminar de una sola capa como se muestra en la Fig. 3a. PANI tiene estructuras en forma de tubo como se ve en SEM de la micrografía en la Fig. 3b. La longitud y el diámetro promedio del PANI son 250 nm y 50 nm respectivamente. Las Figuras 3c,d muestran la micrografía SEM de PANI/MMT. Aquí el PANI se deposita sobre la superficie del MMT. De esta forma aumenta la superficie del PANI. Se muestran las figuras 3e-g.

Imagen TEM de (a) rGO, imágenes SEM de (b) HEAT, (c,d) HEAT/MMT y (e – g) HEAT/MMT-rGO.

Las micrografías SEM de PANI/MMT-rGO a diferentes resoluciones. La micrografía SEM muestra que el PANI se encapsula sobre las láminas de rGO y también se deposita sobre la superficie de MMT.

El estudio de detección de gases se realiza en una cámara casera (1 L). En la cámara de gas que contiene el sensor de gas PANI/MMT se introducen concentraciones de 2 ppm de diferentes gases como acetona, amoníaco, benceno, cianuro de hidrógeno y xileno para determinar la selectividad del gas. Se encuentra que el sensor es más activo para el HCN y tiene una respuesta de detección del 3,5% en comparación con los otros gases, como se muestra en la Fig. 4a. De manera similar, el sensor PANI/MMT-rGO está expuesto a diferentes gases. Aquí hemos encontrado que la respuesta de detección del PANI / MMT-rGO hacia el HCN es del 4,56% en comparación con otros gases, como se muestra en la Fig. 4b. Por tanto, ambos sensores tienen una buena respuesta hacia el gas HCN.

(a) PANI/MMT y (b) respuesta de PANI/MMT-rGO a diferentes gases a 2 ppm.

El sensor fabricado solo con PANI cuando se expone a una concentración de 2 ppm de HCN tiene una respuesta de detección del 0,045%. La respuesta de detección (0,05%) aumenta ligeramente cuando la concentración del vapor de gas HCN es de 4 ppm, pero el sensor se satura después de 6 ppm, como se muestra en la Fig. 5a. El sensor (PANI) no se recupera completamente a la línea de base inicial. Esto puede deberse al hecho de que las moléculas de HCN están unidas permanentemente a la cadena polimérica33.

Respuesta del sensor a diferentes concentraciones de gas HCN mediante (a) PANI, (b) PANI/MMT y (c) PANI/MMT-rGO.

Tanto los sensores compuestos por PANI/MMT como PANI/MMT-rGO están expuestos a 2 ppm, 4 ppm, 6 ppm, 8 ppm y 10 ppm respectivamente. La respuesta de detección de estos sensores se calcula utilizando la ecuación. (1) y se muestra en la Tabla 2. La respuesta de detección del sensor llega a ser del 3,5 % (2 ppm) para PANI/MMT, que tiene un valor más alto en comparación con el PANI solo (0,045 %). La respuesta del sensor aumenta aún más a medida que aumenta la concentración del gas, como se muestra en la Fig. 5b. Este aumento en la respuesta del sensor (PANI/MMT) en comparación con los sensores PANI puede deberse al aumento en los sitios de unión proporcionados por el MMT. La respuesta de detección para PANI/MMT-rGO es 4,56% a 2 ppm, que es más que PANI/MMT (3,5%) como se muestra en la Fig. 5c. Este aumento en la respuesta del sensor se debe al aumento en la superficie proporcionada por rGO. En el caso del óxido de grafeno, todos los átomos de carbono están disponibles en la superficie de la lámina 2D para unirse con el gas expuesto. Tanto los sensores PANI/MMT como PANI/MMT-rGO se están recuperando completamente a la línea de base. El tiempo de respuesta del sensor se define como el tiempo que tarda el sensor en alcanzar el 90% de la respuesta total del sensor. La Figura 6a, b muestra la respuesta y recuperación de PANI/MMT y PANI/MMT-rGO en diferentes concentraciones. Los estudios muestran que el sensor PANI/MMT-rGO (29,5 s) respondió más rápido en comparación con los sensores PANI (34,5 s) y PANI/MMT (30,5 s). El sensor se recuperó automáticamente en 21 s para PANI/MMT y 25 s para PANI/MMT-rGO. Ambos sensores (PANI/MMT y PANI/MMT-rGO) responden y se recuperan en menos de un minuto. En ambos gráficos observamos que el tiempo de respuesta del sensor disminuye a medida que aumentan las concentraciones del gas HCN mientras que el tiempo de recuperación aumenta con los aumentos de las concentraciones. La Figura 7 muestra la gráfica de respuesta y tiempo de recuperación de todos los sensores (PANI, PANI/MMT y PANI/MMT-rGO) expuestos a la concentración de 2 ppm de gas HCN.

(a) PANI/MMT y (b) PANI/MMT-rGO: gráfico entre el tiempo de respuesta, el tiempo de recuperación con la concentración.

Tiempo de respuesta de comparación y tiempo de recuperación de los sensores cuando se exponen a 2 ppm de gas HCN.

El gráfico de respuesta de detección versus concentración se muestra en la Fig. 8a. A partir del gráfico, hemos calculado la sensibilidad de PANI/MMT y PANI/MMT-rGO utilizando la ecuación. (3). Los sensores tienen una sensibilidad de 0,89 ppm-1 para PANI/MMT y 1,1174 ppm-1 en el caso de PANI/MMT-rGO respectivamente. La Tabla 3 muestra el presente trabajo con los trabajos reportados anteriormente.

(a) Sensibilidad versus concentración y (b) Sensibilidad versus número de pruebas.

Tanto los sensores PANI/MMT como PANI/MMT-rGO se prueban durante 10 meses exponiendo repetidamente una concentración de 2 ppm, como se muestra en la Fig. 8b. La respuesta de detección del sensor PANI/MMT permanece constante hasta por 6 meses, pero después de eso la respuesta de detección pasa a ser del 3,25%. De manera similar, el sensor PANI/MMT-rGO es estable hasta por 8 meses y luego la respuesta de detección pasa a ser del 4,35 %. Así nuestros sensores tienen una vida útil que varía de 6 a 8 meses.

Esta disminución en la respuesta de detección de ambos sensores puede deberse a la descomposición del material de detección y a la unión permanente de las moléculas de HCN a los materiales de detección después de exposiciones repetidas. Los estudios FTIR de los materiales de detección después de 6 y 8 meses muestran un pico menor a 1637 cm-1 en muestras PANI/MMT y PANI/MMT-rGO que no están presentes en las prístinas PANI/MMT y PANI/MMT-rGO como se muestra en la Fig. 9a,b.

FTIR de (a) PANI/MMT y (b) PANI/MMT-rGO.

Los sensores fabricados PANI, PANI/MMT y PANI/MMT-rGO están expuestos a gas HCN a diferentes humedades relativas (RH). Hemos observado que la respuesta de detección (S%) del sensor aumenta a medida que aumenta la humedad relativa, pero disminuye después del 40% de la humedad relativa. La Figura 10 muestra el gráfico entre las respuestas de detección con RH cuando se expone a una concentración de 2 ppm de HCN. La resistencia del sensor cambia por la presencia de humedad. En la Fig. 10 anterior, hemos observado un aumento en la respuesta de detección del sensor a medida que aumenta el% de HR, esto puede deberse a la disminución en la resistencia eléctrica del material sensor. Dentro del material sensor, los poros que antes estaban llenos de aire seco ahora están llenos de una molécula de agua. Pero después de un valor de %RH del 40%, la respuesta de detección de los sensores disminuye. Esto se debe a que los materiales sensores absorben más agua, lo que provoca un aumento de la resistencia. También aumenta la separación entre las cadenas de polímeros, dificultando así el proceso de salto de electrones. Cavallo et al.37 también reportan un fenómeno similar.

Respuestas del sensor al HCN (2 ppm) a partir de diferentes valores de HR.

La interacción entre el PANI y el HCN puede ocurrir de dos maneras diferentes: (a) sitios H o N del HCN con PANI o (b) sitios N o H del PANI con el HCN. En el compuesto HCN, el átomo de H carece de carga de electrones debido a la alta electronegatividad del grupo –CN. Durante la interacción entre el PANI y el HCN, la carga electrónica se transfiere al gas HCN desde el PANI. Esta transferencia de electrones es aceptada por el átomo de H del gas HCN desde el átomo de N del PANI formando enlaces H-N38. Por tanto, provoca un aumento en la resistencia del material sensor cuando se expone al vapor de gas HCN. Las moléculas de HCN también interactúan con el rGO. La interacción entre HCN y rGO también aumenta la resistencia eléctrica de los sensores. Este aumento en la resistencia eléctrica se atribuye a la propiedad donadora de electrones del HCN. Cuando el HCN se acerca al rGO, aumenta la carga de tipo hueco y muestra la naturaleza del semiconductor tipo p. La presencia de oxígeno en el rGO se une al hidrógeno presente en las moléculas de HCN35,39.

El nanocompuesto polimérico se sintetiza y caracteriza con FTIR, XRD, TEM y SEM. La micrografía TEM del grafeno muestra la formación de estructuras laminares. La micrografía SEM del PANI muestra la formación de un nanotubo de 50 nm de diámetro y 250 nm de longitud. El PANI se deposita sobre toda la superficie del MMT. En el caso de PANI/MMT-rGO, el rGO ha encapsulado PANI/MMT. Los picos del patrón XRD confirman la presencia de MMT y rGO en el compuesto polimérico. El sensor está expuesto a diferentes gases: acetona, amoniaco, benceno, cianuro de hidrógeno y xileno. El material sensor puede detectar gas HCN y dar la respuesta de detección más alta. El material sensor PANI por sí solo tiene una respuesta de detección baja del 0,05%. La respuesta de detección del material sensor aumenta a medida que se agregan MMT y rGO al PANI. PANI/MMT y PANI/MMT-rGo tienen una sensibilidad de 0,89 ppm-1 y 1,1174 ppm-1 respectivamente. En ambos sensores observamos que la respuesta de detección del sensor aumenta a medida que aumenta la concentración del gas expuesto. Los sensores se recuperaron automáticamente en 21 s (PANI/MMT) y 25 s (PANI/MMT-rGO). El rendimiento del sensor disminuye después de 6 y 8 meses.

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente previa solicitud razonable.

Patnaik, P. Guía completa de las propiedades peligrosas de sustancias químicas, tercera edición, cianuros inorgánicos 317–335 (Wiley, 2006).

Reservar Google Académico

Ballantyne, BC y Hall, AH Cianuros: agentes de guerra química y posibles amenazas terroristas 495–542 (Wiley, 2007).

Reservar Google Académico

Chaturvedi, AK, Sanders, DC, Endecott, BR y Ritter, RM Exposiciones al monóxido de carbono, cianuro de hidrógeno y sus mezclas: interrelación entre la concentración de exposición al gas, el tiempo hasta la incapacitación, la carboxihemoglobina y el cianuro en sangre en ratas. J. Aplica. Toxico. 15, 357–363 (1995).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Porter, TL y cols. Una plataforma de sensores de estado sólido para la detección de gas cianuro de hidrógeno. Sens. Actuadores B 123(1), 313–317 (2007).

Artículo CAS Google Scholar

Pandey, S., Goswami, GK y Nanda, KK Sensor de gas resistivo ultrasensible flexible basado en nanocompuestos para estudios de reacciones químicas. Ciencia. Rep. 3(1), 1–6 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Zhang, D. y col. Fabricación sencilla de un sensor de humedad QCM de alto rendimiento basado en una película nanocompuesta de polianilina/óxido de grafeno autoensamblada capa por capa. Sens. Actuadores B 255, 1869–1877 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Liu, Y. et al. Heteroestructura WO3/CuWO4 altamente permeable con estructura porosa jerárquica 3D para un sensor de gas sensible a temperatura ambiente impulsado por luz visible. Sens. Actuadores B 365, 131926 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Wang, X. et al. Polianilina/MXene (V2C) polimerizados in situ como componentes básicos de un supercondensador y un sensor de amoníaco autoalimentados por un generador híbrido electromagnético-triboeléctrico. Nano Energía 88, 106242 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Zhang, D., Tong, J. & Xia, B. Propiedades de detección de humedad del sensor de película nanocompuesta de polímero/óxido de grafeno reducido químicamente basado en nanoautoensamblaje capa por capa. Sens. Actuadores B 197, 66–72 (2014).

Artículo CAS Google Scholar

Zhang, D., Wu, W. & Zong, X. Nanopoliedros de óxido de zinc derivados de estructuras metal-orgánicas / S, N: puntos cuánticos de grafeno / nanohíbrido ternario de polianilina para detección de acetona de alto rendimiento. Sens. Actuadores B 288, 232–242 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Fratoddi, I., Venditti, I., Cametti, C. y Russo, MV Sensores de gas quimioresistivos a base de polianilina: una mini revisión. Sens. Actuadores B 220, 534–548 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Su, SJ y Kuramoto, N. Nanocompuestos procesables de polianilina y dióxido de titanio: efecto del dióxido de titanio sobre la conductividad. Sintetizador. Reunió. 114(2), 147-153 (2000).

Artículo CAS Google Scholar

Sui, X., Chu, Y., Xing, S. & Liu, C. Síntesis de nanocompuestos PANI/AgCl, PANI/BaSO4 y PANI/TiO2 en micela inversa CTAB/hexanol/agua. Madre. Letón. 58(7–8), 1255–1259 (2004).

Artículo CAS Google Scholar

Houdayer, A., Schneider, R., Billaud, D., Ghanbaja, J. & Lambert, J. Nuevos nanocompuestos de polianilina/Ni (0): síntesis, caracterización y evaluación de su actividad catalítica en acoplamientos de Heck. Sintetizador. Reunió. 151(2), 165-174 (2005).

Artículo CAS Google Scholar

Yang, M., He, J., Hu, X., Yan, C. y Cheng, Z. Nanoestructuras de CuO como capas de detección de microbalanza de cristal de cuarzo para la detección de trazas de gas de cianuro de hidrógeno. Reinar. Ciencia. Tecnología. 45(14), 6088–6094 (2011).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Yang, M. y col. Sensores de nanopartículas de óxido de cobre para la detección de cianuro de hidrógeno: selectividad y sensibilidad sin precedentes. Sens. Actuadores B 155(2), 692–698 (2011).

Artículo CAS Google Scholar

Hummers, WS Jr. y Offeman, RE Preparación de óxido grafítico. Mermelada. Química. Soc. 80(6), 1339–1339 (1958).

Artículo CAS Google Scholar

Tiwari, DC, Atri, P. & Sharma, R. Detección sensible de amoníaco mediante nanocompuestos reducidos de óxido de grafeno / polipirrol. Sintetizador. Reunió. 203, 228–234 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Atri, P., Tiwari, DC y Sharma, R. Síntesis de nanorollos de óxido de grafeno reducido incrustados en una matriz de polipirrol para aplicaciones de supercondensadores. Sintetizador. Reunió. 227, 21-28 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Dipak, P., Tiwari, DC, Dwivedi, SK, Shami, TC & Dwivedi, PK Síntesis y caracterización de nanocompuesto polimérico de PANI/TiO2 (np)-Fe+3 para aplicación en microondas. J. Mater. Ciencia. 29(8), 6439–6464 (2018).

CAS Google Académico

Pande, S. et al. Síntesis, caracterización y estudios del nanocompuesto PANI-MMT. Nanociencia. Nanotecnología. 2(4), 90–98 (2012).

Artículo de Google Scholar

Kalaivasan, N. & Shafi, SS Mejora del efecto de protección contra la corrosión en nanocompuestos de arcilla de polianilina/MMT sintetizados mecanoquímicamente. Árabe. J. química. 10, S127–S133 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Vuong, NM, Kim, D. & Kim, H. Estructura de nanocables WO3 porosa incrustada en Au para la detección eficiente de CH4 y H2S. Ciencia. Rep. 5, 11040 (2015).

Artículo ADS PubMed Google Scholar

Wang, X. et al. Fibras nanoporosas funcionalizadas de TiO2 sobre plataforma de microbalanza de cristal de cuarzo para sensor de formaldehído. Sens. Actuadores B 171, 658–665 (2012).

Artículo de Google Scholar

Li, X., Chang, Y. & Long, Y. Influencia del dopaje con Sn en las propiedades de detección de ZnO para etanol y acetona. Madre. Ciencia. Ing. C 32(4), 817–821 (2012).

Artículo CAS Google Scholar

Mir, MA et al. Fabricación de compuestos de polianilina/zeolita y su respuesta al dióxido de nitrógeno. Mater mesoporoso microporoso. 233, 53–61 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Patil, UV y cols. Sensor de amoníaco a temperatura ambiente basado en películas delgadas de nanocompuestos de polianilina intercaladas con nanopartículas de cobre. Aplica. Navegar. Ciencia. 339, 69–74 (2015).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Varadwaj, GBB, Rana, S., Parida, K. & Nayak, BB Una montmorillonita multifuncional para catálisis cooperativa en la reacción de Henry en un solo recipiente y remediación de la contaminación del agua. J. Mater. Química. A 2 (20), 7526–7534 (2014).

Artículo CAS Google Scholar

Madurai, SL, Joseph, SW, Mandal, AB, Tsibouklis, J. & Reddy, BS Administración oral específica del intestino de captopril/montmorillonita: cinética de formulación y liberación. Resolución a nanoescala. Letón. 6(1), 1–8 (2011).

Google Académico

Park, S. y col. Suspensiones coloidales de óxido de grafeno altamente reducido en una amplia variedad de disolventes orgánicos. Nano Lett. 9(4), 1593-1597 (2009).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Dikin, DA y cols. Preparación y caracterización de papel de óxido de grafeno. Naturaleza 448 (7152), 457–460 (2007).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Tiwari, DC, Dwivedi, SK, Dipak, P. y Chandel, T. PEDOT: PSS: nanocompuesto rGO como capa de transporte de huecos (HTL) para P3HT: células solares orgánicas basadas en PCBM. En Actas de la conferencia AIP, vol. 1953, n.º 1 100065 (AIP Publishing LLC, 2018).

Singh, VV y cols. Detección del agente de guerra química Nitrogen Mustard-1 basado en un electrodo modificado con nanovarillas de polímero conductor de ftalocianina. Sintetizador. Reunió. 159, 19-20 (2009).

Artículo de Google Scholar

Greenawald, LA y cols. Desarrollo de un indicador de fin de vida útil basado en cobinamida para la detección de gas cianuro de hidrógeno. Sens. Actuadores B 221, 379–385 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Taher, A., Mahrokh, S., Younes, H. & Sang, WJ Un nuevo sensor de gas con quimiresistor de cianuro de hidrógeno basado en puntos cuánticos de grafeno. En t. J. Medio Ambiente. Anal. Química. https://doi.org/10.1080/03067319.2016.1196680 (2016).

Artículo de Google Scholar

Lu, YS y cols. Detección remota de vapores de HCN, HF y agentes nerviosos basada en cristales fotónicos de silicio porosos impregnados de colorante y autorreferenciados. Sensores ACS. https://doi.org/10.1021/acssensors.0c01931 (2020).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Cavallo, P. et al. Comprensión del mecanismo de detección de sensores resistivos de polianilina. Efecto de la humedad en la detección de volátiles orgánicos. Sens. Actuadores B 210, 574–580 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Hirooka, M. & Doi, T. Regulación estructural de polímeros conductores y efecto de dopantes. Sintetizador. Reunió. 17(1–3), 209–214 (1987).

Artículo CAS Google Scholar

Zhao, M., Yang, F., Xue, Y., Xiao, D. y Guo, Y. Adsorción de HCN en óxidos de grafeno reducidos: un estudio de primeros principios. J. Mol. Modelo 20, 2214. https://doi.org/10.1007/s00894-014-2214-8 (2014).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Descargar referencias

Los autores agradecen a la Escuela de Estudios de Física de la Universidad Jiwaji de Gwalior por proporcionar las instalaciones experimentales. Los autores agradecen al Central Instrumentation Facility Laboratory (CIFL), la Universidad Jiwaji, Gwalior por los estudios TEM, XRD y FTIR y al IIT, Roorkee por el análisis SEM.

Escuela de Estudios de Física, Universidad Jiwaji, Gwalior, India

Aparna Singh, Pukhrambam Dipak, Asif Iqbal, Anuradha Samadhiya, Shailendra Kumar Dwivedi, Dinesh Chandra Tiwari y Rajendra Kumar Tiwari

Universidad Vikrant, Gwalior, India

Aparna Singh

Departamento de Física, Facultad de Ciencias, Universidad ITM, Gwalior, India

Pukhrambam Dipak

Departamento de Ciencias Aplicadas y Humanidades, Grupo de Universidades IPS, Gwalior, India

Shailendra Kumar Dwivedi

DMSRDE, Kanpur, India

Kailash Nath Pandey

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

Fabricación PD del sensor, análisis de los datos, redacción de documentos y administración del proyecto. AS e AI ayudaron en la síntesis de los materiales de detección. AS sintetiza el HCN requerido. SKD analiza los datos. DCT diseña el experimento y administra el proyecto. Revisión de RKT y KNP y edición.

Correspondencia a Pukhrambam Dipak o Dinesh Chandra Tiwari.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Springer Nature se mantiene neutral con respecto a reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Acceso Abierto Este artículo está bajo una Licencia Internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, compartir, adaptación, distribución y reproducción en cualquier medio o formato, siempre y cuando se dé el crédito apropiado a los autores originales y a la fuente. proporcione un enlace a la licencia Creative Commons e indique si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la normativa legal o excede el uso permitido, deberá obtener permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Reimpresiones y permisos

Singh, A., Dipak, P., Iqbal, A. et al. La montmorillonita de polianilina de rápida respuesta y recuperación reduce el material nanocompuesto de polímero de óxido de grafeno para la detección de gas de cianuro de hidrógeno. Representante científico 13, 8074 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-32151-0

Descargar cita

Recibido: 30 de noviembre de 2022

Aceptado: 23 de marzo de 2023

Publicado: 18 de mayo de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-32151-0

Cualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:

Lo sentimos, actualmente no hay un enlace para compartir disponible para este artículo.

Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenidos Springer Nature SharedIt

Al enviar un comentario, acepta cumplir con nuestros Términos y pautas de la comunidad. Si encuentra algo abusivo o que no cumple con nuestros términos o pautas, márquelo como inapropiado.