ИСТИНА

Диоксид олова является наиболее широко используемым чувствительным материалом для полупроводниковых газовых сенсоров резистивного типа. Повышение чувствительности и селективности SnO2 может быть достигнуто путем его химической модификации добавками переходных металлов и/или их оксидов, обладающих каталитической активностью в реакциях, происходящих с участием кислорода. Интерес представляет использование оксидов марганца в качестве модификаторов SnO2 вследствие высокой каталитической активности соединений марганца в реакциях с участием кислорода и его соединений, однако сенсорные свойства композитов SnO2/MnOx изучены недостаточно. В настоящей работе исследовано влияние марганца на сенсорные свойства композитов SnO2/MnOx, синтезированных из различных прекурсоров (Mn(C5H7O2)3, Mn(NO3)2, Mn(CH3COO)2, KMnO4/Mn(NO3)2) методами пропитки с последующим отжигом или осаждения MnOx в суспензии SnO2. Методами рентгеновской дифракции, спектроскопии комбинационного рассеяния, сканирующей электронной микроскопии определен фазовый состав и оценены размеры кристаллических зерен SnO2. Методом рентгенофлуоресцентного анализа полного внешнего отражения установлены соотношения Sn:Mn и распределение марганца в полученных композитах. Методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и термопрогаммируемого восстановления водородом выявлены различия в концентрации хемосорбированного кислорода на поверхности чистого SnO2 и композитов SnO2/MnOx. Парамагнитные активные центры материалов исследованы методом спектроскопии электронного парамагнитного резонанса. Показано, что в нанокомпозитах SnO2/MnOx марганец распределен между поверхностью и объемом кристаллических зерен SnO2, причем в степени окисления +4 формирует поверхностную сегрегацию MnOx, а в форме Mn3+ образует дефекты замещения в структуре SnO2. Поверхностная сегрегация MnOx приводит к увеличению количества хемосорбированного кислорода в форме супероксид-ионов. Сенсорные свойства композитов исследованы по отношению к газам CO, NO, NH3, CH4, CH3OH, H2S в концентрациях от единиц до десятков м.д. в сухом воздухе. Определены температурные зависимости сенсорного сигнала для указанных газов и концентрационные зависимости сигнала для CO, NO и H2S. Установлено, что модификация диоксида олова MnOx улучшает сенсорный отклик материала к газам-восстановителям, в случае NO также меняется характер аналитического сигнала. Способ получения композита оказывает меньшее влияние на сенсорные свойства SnO2. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 22-73-10038.