ИСТИНА

Можаров Я.М.1, Марикуца А.В.2 1 Факультет наук о материалах МГУ имени М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Россия, 2 Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Россия yarik.mozh@gmail.com Газовые сенсоры имеют большое практическое значение. Полупроводниковые газовые сенсоры обладают преимуществами высокой чувствительности к следовым концентрациям газов, стабильности, дешевизны и простоты эксплуатации. Основная проблема полупроводниковых газовых сенсоров – недостаток селективности определения газов. На данный момент газовая чувствительность многих полупроводниковых сложных оксидов остаётся не изученной. Цель данной работы — определение влияния состава оксида на газовую чувствительность на примере V2O5, In2O3 и InVO4 и определение механизма взаимодействия InVO4 с NO2 в сухой и влажной атмосфере. Всего было синтезировано 5 образцов состава In2O3, V2O5, InVO4. Образец In2O3 был получен методом осаждения, образцы V2O5-SG, InVO4-SG и V2O5-HT, InVO4-HT – золь-гель и гидротермальным методом соответственно. Средний размер кристаллитов полученных образцов составил от 20 до 50 нм, а площадь поверхности от 9 до 18 м2/г. Согласно результатам РФА, все образцы, кроме V2O5-SG, получились однофазными, в образце V2O5-SG присутствует примесь VO2. На основе образцов были изготовлены газовые сенсоры и проведены измерения газовой чувствительности для различных газов-восстановителей в сухой и для NO2 в сухой и во влажной среде. Показано, что сенсор на основе InVO4-HT обладает высокой селективностью к NO2 при температуре 100-200 oC и более высоким сенсорным сигналом к NO2 по сравнению с простыми оксидами. Были проведены измерения газовой чувствительности на NO2 во влажной среде. Показано, что сенсорный сигнал на NO2 растет с увеличением влажности. Механизм взаимодействия с газами-восстановителями был исследован методом ИК-in-situ спектроскопии. Было установлено, что в In2O3 и InVO4 наблюдаются пики, соответствующие NO2- и NO3-, в InVO4 дополнительно наблюдаются пики, соответствующие NO и NO2. Наличие дополнительных пиков свидетельствует о наличии дополнительного механизма, чем объясняется более высокая газовая чувствительность. Во влажной среде интенсивность пика NO2- и одного из пиков NO3- повышается, что свидетельствует о протекании дополнительной реакции их образования с использованием молекул воды, чем обусловлено повышение газовой чувствительности. Нами был предложен следующий механизм реакции: В сухой среде: NO2 (г) + e- = NO2-(адс) (1) OOX + 2 NO2 (г) = (NO3-)O+ + NO2-(адс) (2) VO2+ + e- + NO2-(адс) = NO (адс) + OOX (3) Дополнительно во влажной среде: 2 NO2 (г) + H2O (г) = NO3-(адс) + NO2-(адс) + 2 H+(адс) (4) Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 22-73-10038.