RU2537726C1 - Способ формирования рецепторного слоя для определения сероводорода - Google Patents

Способ формирования рецепторного слоя для определения сероводорода Download PDF

Info

Publication number
RU2537726C1
RU2537726C1 RU2013130316/03A RU2013130316A RU2537726C1 RU 2537726 C1 RU2537726 C1 RU 2537726C1 RU 2013130316/03 A RU2013130316/03 A RU 2013130316/03A RU 2013130316 A RU2013130316 A RU 2013130316A RU 2537726 C1 RU2537726 C1 RU 2537726C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxide
hours
layer
iii
temperature
Prior art date
Application number
RU2013130316/03A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013130316A (ru
Inventor
Валентин Александрович Кутвицкий
Мария Андреевна Васильева
Инна Алексеевна Романова
Валерий Александрович Толмачев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ им. М.В. Ломоносова)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ им. М.В. Ломоносова) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ им. М.В. Ломоносова)
Priority to RU2013130316/03A priority Critical patent/RU2537726C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2013130316A publication Critical patent/RU2013130316A/ru
Publication of RU2537726C1 publication Critical patent/RU2537726C1/ru

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области мониторинга окружающей среды, а именно газовому анализу, в частности к формированию рецепторного слоя на поверхности стекловидных висмутсодержащих подложек методом ультразвукового распыления. Техническим результатом изобретения является увеличение стабильности, селективности рецепторного слоя по отношению к сероводороду в воздушной среде, отсутствие влияния влаги на результаты измерения и улучшение точности измерения величины электрической проводимости. Способ формирования рецепторного слоя на поверхности стекловидной подложки состава: оксид висмута (III) 70%, оксид молибдена (VI) 3%, оксид германия (IV) 17-24%, оксид бора (III) 3-10% осуществляют путем его последовательной обработки ортофосфорной кислотой с последующим отжигом при температуре 90°C в течение двадцати четырех часов, модификации с помощью растворов фосфорномолибденовой кислоты и гептамолибдата аммония ультразвуковым распылением и сушки на воздухе в течение суток. Затем проводят термообработку при температуре 300°C в течение двух часов. 1 з.п. ф-лы, 3 пр.

Description

Изобретение относится к области мониторинга окружающей среды, а именно газовому анализу, в частности к формированию рецепторного слоя на поверхности стекловидных висмутсодержащих подложек методом ультразвукового распыления.
Известен способ изготовления покрытий с использованием ультразвукового распыления [Патент № EP 2089165 от 19.08.2009]. Ультразвуковое осаждение распылением используется для нанесения базового слоя на подложки с последующим химическим проникновением пара для введения связующей фазы.
Недостатком в данном методе является то, что этот процесс используется для создания покрытия из кубического нитрида бора, а для нанесения покрытия из растворов с целью создания рецепторного слоя необходимо нанесение методом ультразвукового распыления последовательно двух взаимодействующих компонентов на поверхности подложки, а именно растворов парамолибдата аммония и 12-молибденфосфорной кислоты.
Известен способ изготовления датчика для совместного определения паров воды и сероводорода [Патент РФ №2418295 от 10.05.2011]. Модифицирование осадка проводят с помощью раствора гептамолибдата аммония методом аэрозольного распыления. На диэлектрической подложке последовательно формируются две зоны. С целью получения области, чувствительной к сероводороду, полученную структуру сушат при 100-120°C в течение 2 ч, а затем отжигают при 400-500°C в течение 1 ч. С целью получения области, чувствительной к парам воды, полученную структуру сушат при температуре при 120-140°C в течение 2 ч.
Недостатками способа изготовления датчика является то, что нанесение раствора гептамолибдата аммония происходит методом аэрозольного распыления, что в результате приводит к образованию неоднородного, неконтролируемого слоя на поверхности датчика.
Наиболее близким техническим решением является способ изготовления датчика газообразного сероводорода [Патент РФ №2184957 от 10.07.2002]. Газочувствительный слой формируется в результате травления поверхности подложки в ортофосфорной кислоте в течение 10-15 мин при t=90-105°C с последующим модифицированием полученного осадка фосфата висмута насыщенными растворами парамолибдата аммония и 12-молибденфосфорной кислотой.
Недостатками способа изготовления датчика является то, что нанесение растворов парамолибдата аммония и 12-молибденфосфорной кислоты происходит методом последовательного насыщения поверхности растворами, что в результате приводит к образованию неоднородного, неконтролируемого слоя на поверхности датчика.
Техническим результатом изобретения является увеличение стабильности, селективности рецепторного слоя на поверхности висмутсодержащих стекловидных подложек по отношению к сероводороду в воздушной среде, отсутствие влияния влаги на результаты измерения и улучшение точностных характеристик измерения величины электрической проводимости.
Технический результат достигается способом формирования рецепторного слоя для определения сероводорода на поверхности стекловидной подложки состава:
оксид висмута (III) 70%,
оксид молибдена (VI) 3%,
оксид германия (IV) 17-24%,
оксид бора (III) 3-10%
путем его последовательной обработки ортофосфорной кислотой с образованием матричного слоя, с последующим его отжигом при температуре 90°C в течение двадцати четырех часов, далее проводят модификацию с помощью растворов фосфорномолибденовой кислоты и гептамолибдата аммония методом ультразвукового распыления и сушат на воздухе при комнатной температуре в течение суток, а затем проводят термообработку при температуре 300°C в течение двух часов.
На подложку наносят электрические контакты, между которыми образуется газочувствительный слой.
На поверхности стекловидной подложки формируется матричный слой, образующийся в процессе взаимодействия стекловидной подложки с ортофосфорной кислотой. Толщина слоя составляет 10-12 мкм с учетом плотности подложки, определенных методом гидростатического взвешивания. После формирования матричного слоя производится его отжиг при температуре 90°C в течение двадцати четырех часов.
Модифицирование осадка проводят с помощью растворов фосфорномолибденовой кислоты и гептамолибдата аммония методом ультразвукового распыления дважды последовательно в количестве, обеспечивающем стехиометрию реакции. С целью получения области, чувствительной к сероводороду, полученную структуру сушат при комнатной температуре в течение суток, а затем отжигают при температуре 300°C в течение двух часов.
Пример 1
Рецепторный слой формируется на поверхности стекловидной подложки состава:
оксид висмута (III) 70%,
оксид молибдена (VI) 3%,
оксид германия (IV) 17%,
оксид бора (III) 10%.
На подложку наносят электрические контакты, между которыми сформирован газочувствительный слой. Плотность составляет 5,67 г/см3.
Для обеспечения необходимой толщины слоя предварительно определяют плотность стекловидной подложки методом гидростатического взвешивания.
Слой газочувствительного вещества представляет собой гетероструктуру, полученную путем травления стекловидной подложки в ортофосфорной кислоте при температуре 120°C в течение 15 минут с получением осадка толщиной 11±1 мкм. После формирования матричного слоя производят его отжиг при температуре 90°C в течение двадцати четырех часов.
Получают рецепторный компонент в объеме матричного слоя распылением растворов фосфорномолибденовой кислоты и гептамолибдата аммония методом ультразвукового распыления. Модифицирование осадка проводят последовательно в два этапа. На первом этапе наносят раствор фосфорномолибденовой кислоты, сушат 10 минут при комнатной температуре и наносят раствор гептамолибдата аммония, сушат 10 минут при комнатной температуре. Затем проводят второй этап модифицирования, аналогичный первому. Полученный осадок при проведении процесса модифицирования заполняет весь объем матричного слоя, создавая возможность обеспечивать наилучшие условия работы рецепторного слоя. Для получения области, чувствительной к сероводороду, проводят сушку при комнатной температуре в течение суток, а затем отжигают при температуре 300°C в течение двух часов.
Измерение характеристик датчика проводили на переменном токе частотой 1 кГц с помощью иммитансометра E7-8. Аналитическим сигналом служит изменение электрической проводимости (Δσ) газочувствительного слоя под действием различного содержания паров сероводорода (от 6,11 до 61,1 мг/м3) в газовой фазе. При этом Δσ изменялось от 30,35 до 66,80 мкСм. Величина относительной погрешности Sr=0,02 мг/м3 Стабильность 7 месяцев.
Пример 2
Рецепторный слой формируется на поверхности стекловидной подложки состава:
оксид висмута (III) 70%,
оксид молибдена (VI) 3%,
оксид германия (IV) 20%,
оксид бора (III) 7%.
На подложки наносят электрические контакты, между которыми сформирован газочувствительный слой.
Слой газочувствительного вещества представляет собой гетероструктуру, полученную путем травления стекловидной подложки в ортофосфорной кислоте при температуре 140°C в течение 15 минут с получением осадка толщиной 11 мкм. Плотность составляет 6,00 г/см3. После формирования матричного слоя производят его отжиг при температуре 90°C в течение двадцати четырех часов.
Получают рецепторный компонент в объеме матричного слоя распылением растворов фосфорномолибденовой кислоты и гептамолибдата аммония методом ультразвукового распыления. Модифицирование осадка проводят последовательно в два этапа с осуществлением сушки между ними при комнатной температуре в течение 10 минут. Для получения области, чувствительной к сероводороду, проводят сушку при комнатной температуре в течение суток, а затем отжигают при температуре 300°C в течение двух часов.
Измерение характеристик датчика проводили на переменном токе частотой 1 кГц с помощью иммитансометра E7-8. Аналитическим сигналом служит изменение электрической проводимости (Δσ) газочувствительного слоя под действием различного содержания паров сероводорода (от 6,11 до 61,1 мг/м3) в газовой фазе. При этом Δσ изменялось от 24,51 до 58,91 мкСм. Величина относительной погрешности Sr=0,02 мг/м3. Стабильность 7,5 месяцев.
Пример 3
Рецепторный слой формируется на поверхности стекловидной подложки состава:
оксид висмута (III) 70%,
оксид молибдена (VI) 3%,
оксид германия (IV) 24%,
оксид бора (III) 3%.
На подложки наносят электрические контакты, между которыми сформирован газочувствительный слой.
Слой газочувствительного вещества представляет собой гетероструктуру, полученную путем травления стекловидной подложки в ортофосфорной кислоте при температуре 140°C в течение 15 минут с получением осадка толщиной 11 мкм. Плотность составляет 6,24 г/см3. После формирования матричного слоя производят его отжиг при температуре 90°C в течение двадцати четырех часов.
Получают рецепторный компонент в объеме матричного слоя распылением растворов фосфорномолибденовой кислоты и гептамолибдата аммония методом ультразвукового распыления. Модифицирование осадка проводят последовательно в два этапа с осуществлением сушки между ними при комнатной температуре в течение 10 минут. Для получения области, чувствительной к сероводороду, проводят сушку при комнатной температуре в течение суток, а затем отжигают при температуре 300°C в течение двух часов.
Измерение характеристик датчика проводили на переменном токе частотой 1 кГц с помощью иммитансометра E7-8. Аналитическим сигналом служит изменение электрической проводимости (Δσ) газочувствительного слоя под действием различного содержания паров сероводорода (от 6,11 до 61,1 мг/м3) в газовой фазе. При этом Δσ изменялось от 16,35 до 51,34 мкСм. Величина относительной погрешности Sr=0,02 мг/м3. Стабильность 8 месяцев.
В результате формирования равномерно распределенного, мелкодисперсного, рецепторного, селективного по отношению к сероводороду слоя на поверхности стекловидной подложки, содержащей оксиды висмута, молибдена, германия и бора, получают слой, который чувствителен к содержанию сероводорода в воздушной среде.

Claims (2)

1. Способ формирования рецепторного слоя для определения сероводорода, включающий формирование рецепторного слоя на поверхности висмутсодержащей стекловидной подложки образца путем его последовательной обработки ортофосфорной кислотой с образованием матричного слоя с последующим его отжигом при температуре 90°C в течение двадцати четырех часов, далее проводят модифицирование и сушат на воздухе при комнатной температуре в течение суток, а затем термообработку при температуре 300°C в течение двух часов, отличающийся тем, что рецепторный слой формируется на поверхности стекловидной подложки состава, %:
оксид висмута (III) 70
оксид молибдена (VI) 3
оксид германия (IV) 17-24
оксид бора (III) 3-10,
а модификацирование матричного слоя проводят с помощью растворов фосфорномолибденовой кислоты и гептамолибдата аммония методом ультразвукового распыления дважды последовательно в количестве, обеспечивающем стехиометрию реакции.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщина матричного слоя, образующегося в процессе взаимодействия стекла с ортофосфорной кислотой, составляет 10-12 мкм с учетом плотности стекол, определенной методом гидростатического взвешивания.
RU2013130316/03A 2013-07-03 2013-07-03 Способ формирования рецепторного слоя для определения сероводорода RU2537726C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013130316/03A RU2537726C1 (ru) 2013-07-03 2013-07-03 Способ формирования рецепторного слоя для определения сероводорода

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013130316/03A RU2537726C1 (ru) 2013-07-03 2013-07-03 Способ формирования рецепторного слоя для определения сероводорода

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013130316A RU2013130316A (ru) 2015-01-10
RU2537726C1 true RU2537726C1 (ru) 2015-01-10

Family

ID=53278972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013130316/03A RU2537726C1 (ru) 2013-07-03 2013-07-03 Способ формирования рецепторного слоя для определения сероводорода

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2537726C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2016863C1 (ru) * 1991-11-20 1994-07-30 Научно-исследовательский институт "Домен" Легкоплавкое стекло для магнитных головок
WO1995030916A1 (en) * 1994-05-06 1995-11-16 Bay Glass Research Germanate glass for mid-infrared medical optical fiber
RU2184957C1 (ru) * 2001-05-25 2002-07-10 Московская государственная академия тонкой химической технологии имени М.В.Ломоносова Датчик газообразного сероводорода и способ его изготовления
EP2368856A1 (en) * 2008-11-10 2011-09-28 Hoya Corporation Method for producing glass, optical glass, glass material for press molding, optical element and methods for producing same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2016863C1 (ru) * 1991-11-20 1994-07-30 Научно-исследовательский институт "Домен" Легкоплавкое стекло для магнитных головок
WO1995030916A1 (en) * 1994-05-06 1995-11-16 Bay Glass Research Germanate glass for mid-infrared medical optical fiber
RU2184957C1 (ru) * 2001-05-25 2002-07-10 Московская государственная академия тонкой химической технологии имени М.В.Ломоносова Датчик газообразного сероводорода и способ его изготовления
EP2368856A1 (en) * 2008-11-10 2011-09-28 Hoya Corporation Method for producing glass, optical glass, glass material for press molding, optical element and methods for producing same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013130316A (ru) 2015-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lee et al. A novel biosensor based on hafnium oxide: Application for early stage detection of human interleukin-10
WO2012115380A2 (ko) 말디톱 질량분석기용 시료 플레이트 및 상기 시료 플레이트를 이용한 말디톱 질량분석기를 이용한 질량분석 방법
US7321143B2 (en) Ion-sensitive field effect transistor and method for producing an ion-sensitive field effect transistor
Demirbakan et al. A novel electrochemical immunosensor based on disposable ITO-PET electrodes for sensitive detection of PAK 2 antigen
Pan et al. Structural properties and sensing characteristics of Y2O3 sensing membrane for pH-ISFET
Zhao et al. Quantitative analysis of multiplex-components and double stranded DNA by wide-range surface-enhanced Raman spectroscopy based on ordered Ag/Si nanowire arrays
RU2537726C1 (ru) Способ формирования рецепторного слоя для определения сероводорода
Jayant et al. Programmable ion-sensitive transistor interfaces. III. Design considerations, signal generation, and sensitivity enhancement
RU2541715C1 (ru) Способ формирования пленок, содержащих поли-n, n-диметил-3, 4-диметиленпирролидиний цианид, на поверхности оксидных стекол
US20050263798A1 (en) Ion-sensitive field effect transistor and method for producing an ion-sensitive field effect transistor
RU2365908C1 (ru) Датчик влажности и способ его изготовления
CN110054791A (zh) MOFs-贵金属有序复合材料及其制备方法和应用
WO2010095630A1 (ja) 過酸化水素の電気化学的定量法
Guidelli et al. Ion sensing properties of vanadium/tungsten mixed oxides
Wang et al. Hybrid anion and cation ion sensors with samarium oxide sensing membrane treated by nitrogen plasma immersion ion implantation
RU2625827C1 (ru) Способ формирования электропроводящих плёнок, селективных по отношению к содержанию влаги в воздушной среде, путём взаимодействия на поверхности оксидных стёкол водорастворимого полимера и гексацианоферрата (ii) калия
CN103018222B (zh) 气态进样无色散原子荧光测定过渡和贵金属元素时的内标法
Elmi et al. Ultra low power MOX sensors with ppb-level VOC detection capabilities
Jung et al. A novel combinatorial approach to the ferroelectric properties in HfxZr1− xO2 deposited by atomic layer deposition
RU2184957C1 (ru) Датчик газообразного сероводорода и способ его изготовления
CN114624309A (zh) 多栅极石墨烯场效应晶体管传感器阵列及多重检测方法
JP2004037430A (ja) イオン濃度測定用イオンセンサーとその製造方法およびそれを用いたイオン濃度測定器
RU2418295C1 (ru) Датчик для совместного определения паров воды и сероводорода и способ его изготовления
CN102590437B (zh) 甲醇中金属离子含量的测定方法
Bondarenka et al. Humidity sensors based on H2V11TiO30. 3· nH2O xerogels

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180704