Аннотация:Диоксид олова является наиболее широко используемым чувствительным материалом для полупроводниковых газовых сенсоров резистивного типа. Сенсорные материалы на основе SnO2 плохо сохраняют свои рабочие свойства при эксплуатации в атмосфере с влажностью, близкой к влажности комнатного воздуха. Традиционные способы решения проблемы с использованием осушающих фильтров связаны с усложнением конечного анализирующего устройства, потому представляет интерес синтез материала на основе модифицированного SnO2, обладающего высокой чувствительностью при работе во влажной атмосфере. В качестве модификатора перспективным выглядит аморфный диоксид кремния, известный своей высокой водопоглотительной способностью, причем влияние способа получения и внесения модификатора на сенсорные свойства материала SnO2/SiO2 изучены недостаточно.
В данной работе исследовано влияние способа синтеза и внесения диоксида кремния на свойства композитов SnO2/SiO2 с атомным содержанием по приготовлению [Si]/[Si+Sn] = 15 ат. %. Материалы были получены тремя способами: 1) пропитка ксерогеля оловянной кислоты спиртовым раствором тетраэтоксисилана (ТЭОС) с последующим отжигом при 600°С, 2) кислотный гидролиз ТЭОС в спиртово-водной суспензии ксерогеля оловянной кислоты при кипячении с последующими упариванием, сушкой и отжигом при 600°С, 3) кислотный гидролиз ТЭОС в спиртово-водной суспензии ксерогеля оловянной кислоты при нагревании в гидротермальных условиях при 150°С с последующими упариванием, сушкой и отжигом при 600°С. В условиях, аналогичных способу 2), был синтезирован SiO2. Отжигом при 600°С ксерогеля оловянной кислоты получали немодифицированный SnO2. Используемый для получения материалов ксерогель оловянной кислоты получали по методу золь-гель.
Исследование состава материалов методами ИК-спектроскопии, рентгеновской дифракции и рамановской спектроскопии свидетельствует о присутствии в материалах SnO2/SiO2 аморфного диоксида кремния, причем согласно данным рентгенофлуоресцентого анализа с полным внешним отражением, содержание [Si]/[Si+Sn] кремния в материале, полученном способом 1) составляет 10±1 ат. %, а в композитах, получаемых способами 2) и 3) 16±3 и 14±2 ат. %, соответственно. Композиты SnO2/SiO2 представляют собой пористые агрегированные микропорошки с удельной площадью
поверхности 110-145 м2/г, обусловленной высокой удельной площадью поверхности SiO2 (325 м2/г), а не SnO2 (9 м2/г), о чем свидетельствуют данные сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и измерений площади поверхности по методу БЭТ.
Сенсорные измерения проводили по отношению к CO (20 м.д.) при температурах 140-500°С и значениях относительной влажности анализируемой смеси 0-86%. Показано, что композиты SnO2/SiO2 в сравнении с немодифицированным SnO2 обладают большей величиной сенсорного сигнала по отношению к CO в области высоких температур (400-500°С), а также имеют двукратное превосходство в величине сигнала при детектировании CO во влажной атмосфере при температурах 270-330°С.
Таким образом, в работе показано, что модификация SnO2 аморфным диоксидом кремния способствует улучшению сенсорного отклика материала по отношению к CO при работе во влажной атмосфере, однако способ модификации материала большого влияния не имеет.
