Ученые КемГУ улучшили работу электрохимических сенсоров с помощью углеродных нанотрубок

Электроды из волокон углеродных нанотрубок (УНТ) обладают большей гибкостью при меньших размерах, что позволяет создать высокочувствительные, простые в обслуживании, экономичные сенсоры, способные к длительной многократной эксплуатации. Ученые Кемеровского государственного университета разработали универсальные волоконные микроэлектроды из углеродных нанотрубок, с помощью которых можно анализировать широкий спектр веществ. Это позволит создавать сенсоры меньшего размера и большей гибкости.

При создании нанотрубок в реактор при температуре в 1 000 градусов Цельсия подается поток газообразного углеродного сырья, например, углеводородов - монооксида углерода, этанола. Также добавляется предшественник катализатора, например, ферроцен, который при нагревании распадается на каталитические наночастицы железа. В результате происходит разложение источника углерода, который начинает осаждаться на поверхности наночастиц, формируя нанотрубки.

Для формирования волокон использовался новый метод "мокрого вытягивания". Его суть заключается в том, что сетка пропитывается растворителем (этанолом или ацетоном), захватывается пинцетом край сетки и формируется волокно, вытягивая его из растворителя. Сетка под действием сил поверхностного натяжения "сворачивается" в волокно. Благодаря проводящим свойствам, развитой площади поверхности, адсорбционной активности, быстрому переносу заряда углеродные наноматериалы открывают новые возможности для производства высокочувствительных и надежных сенсорных систем.

Для изучения эффективности полученных микроэлектродов ученые протестировали их при определении мышьяка в образцах речной воды из кемеровской реки Искитимка, а также в креветках. Электрод был модифицирован золотыми наноструктурами со среднем размером 100 нанометров. Выяснилось, что разработанные сенсоры способны определять мышьяк в диапазоне от 3 мкг/л при верхнем пределе в питьевой воде в 10 мкг/л. Электроды из волокон УНТ обладают большей гибкостью при меньших размерах, что позволяет создать высокочувствительные, простые в обслуживании, экономичные сенсоры, способные к длительной многократной эксплуатации. Исследование проводится при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ, исследователи получили патент на собственную разработку.

Источник: nauka.tass.ru