"Matar dos pájaros de un tiro"

Dec 13, 2023

Por Institutos Hefei de Ciencias Físicas, Academia de Ciencias de China 28 de marzo de 2023

Papel bifuncional de la membrana PDMS en el diseño de sensores de H2S: resistencia a la humedad y selectividad mejorada. Crédito: Zhang Ruofan

Un equipo de investigadores bajo el liderazgo del Prof. Meng Gang de los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei (HFIPS) de la Academia de Ciencias de China (CAS), exploró el uso de polidimetilsiloxano (PDMS) en el desarrollo de sulfuro de hidrógeno de alto rendimiento y resistente a la humedad. (H2S), proporcionando un camino hacia la aplicación práctica de quimiorresistencias de H2S en ambientes de aire húmedo.

Los resultados se publicaron en ACS Applied Materials & Interfaces y Chemical Communication, respectivamente.

El H2S es un gas incoloro, inflamable, explosivo, altamente corrosivo y altamente tóxico, que existe ampliamente en lugares semicerrados y con alta humedad. Algunos óxidos, incluidos la delafossita, el ZnO y el CuO, tienen una alta respuesta al H2S en el aire seco, pero la humedad tiende a interferir con la respuesta de los sensores. Además, el H2S es un gas altamente corrosivo y su corrosividad aumenta con el aumento de la humedad. Esto conduce a una rápida corrosión y degradación de los sensores en entornos de alta humedad, lo que se convierte en un desafío importante para la aplicación práctica de los sensores.

In order to solve these problems, scientists evaporated a hydrophobic and semipermeable membrane of polydimethylsiloxane (PDMS) on the Pt single-atomAn atom is the smallest component of an element. It is made up of protons and neutrons within the nucleus, and electrons circling the nucleus." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">átomo anclado de CuCrO2 mediante el método de evaporación térmica.

Zhang Ruofan, primer autor del artículo, describió el papel biofuncional del PDMS como "matar dos pájaros de un tiro".

PDMS tenía naturaleza hidrofóbica. Podría aislar eficazmente la intrusión de vapor de agua en el ambiente, debilitar la influencia de la humedad ambiental en el sensor y mejorar significativamente la estabilidad a largo plazo del sensor en un ambiente húmedo.

Por otro lado, los microporos de la membrana PDMS podían bloquear eficazmente las moléculas de metilmercaptano (CH3SH) cuyo diámetro era ligeramente mayor que el del H2S. Actuó como un "tamiz molecular", mejorando aún más la selectividad del sensor para H2S.

El sensor de H2S resistente a la humedad basado en CuCrO2 recubierto de PDMS tenía una temperatura de funcionamiento baja (100 ℃), una respuesta alta (hasta 151 para 5 ppm de H2S con una humedad relativa del 50 %), alta selectividad y buena estabilidad a largo plazo, lo que sentó una base importante para la aplicación práctica del sensor de H2S en petroquímicos, gas natural y otros campos.

Referencias:

“Papel bifuncional de la membrana PDMS en el diseño de quimiorresistencias H2S tolerantes a la humedad con alta selectividad” por Ruofan Zhang, Zanhong Deng, Junqing Chang, Zhongyao Zhao, Shimao Wang y Gang Meng, 16 de enero de 2023, Chemical Communications.DOI: 10.1039/D2CC05880D

“CuCrO2 anclado con Pt para quimiorresistencias de H2S de alto rendimiento y funcionamiento a baja temperatura” por Ruofan Zhang, Zanhong Deng, Lei Shi, Mahesh Kumar, Junqing Chang, Shimao Wang, Xiaodong Fang, Wei Tong y Gang Meng, 20 de mayo de 2022, ACS Interfaces y materiales aplicados.DOI: 10.1021/acsami.2c00619