Проекты

проект РФФИ 12-03-12001 офи_м

  Создание газовых детекторов химически опасных фосфорорганических и азотсодержащих веществ на основе селективных нанокристаллических полупроводников и молекулярно-ситовых концентраторов

       Проект направлен на разработку и создание опытного образца газоанализатора для автоматического детектирования в воздухе токсичных продуктов, в том числе отравляющих фосфорорганических веществ и токсичных азотсодержащих компонентов ракетного топлива. Планируется создание газоанализатора на основе многоканального детектора, который включает в себя помимо линейки селективных полупроводниковых сенсоров резистивного типа, также систему пробоотбора, позволяющую проводить концентрирование и каталитическое преобразование целевых газов. Совместный анализ сигналов сенсоров на основе разработанного программного обеспечения позволит детектировать присутствие отравляющих и взрывчатых веществ и определять одновременно до 5 промышленных загрязнителей воздуха на уровне 0.5 - 10 ПДК рабочей зоны.
    Разработаны методы физического и химического нанесения кластеров модификаторов различного размера и химической природы. Установлена высокая стабильность нанокомпозитов во времени в диапазоне температур 100-500С. Разработаныметодики определения природы и концентрации активных центров на поверхности. Разработана методика нанесения чувствительного материала на микроэлектронный чип. Созданы полностью автоматизированные установки для измерения сенсорного сигнала с системой электронных расходомеров для разбавления поверочных газовых смесей до уровня ПДК. Создан банк данных по наиболее перспективным нанокомпозитам для детектирования различных групп основных загрязнителей, а также токсичных и взрывоопасных молекул в воздухе.
    Разработаны технические принципы создания системы предварительного концентрирования молекул H2S, NOx, NH3 и их удерживания. Авторами проекта разработаны синтетические подходы, позволяющие контролировать геометрию пор в этих системах, а, следовательно, осуществлять целенаправленный синтез материалов с заданными пористыми характеристиками, необходимыми для селективного разделения и концентрирования газовых смесей заданного состава. Наряду с молекулярно-ситовыми свойствами эти материалы проявляют ионообменные, кислотно/основные, окислительно/восстановительные и каталитические свойства. Новые материалы с комбинированной микро-мезопористой системой сочетают в себе преимущества цеолитов и мезопористых молекулярных сит: высокую термостабильность, кислотостойкость, молекулярно-ситовые свойства, большую адсорбционную емкость и отсутствие диффузионных ограничений для транспорта молекул адсорбата.

    В отчетный период для эффективного детектирования малых концентраций фосфорорганических соединений в воздухе была предложена система, состоящая из адсорбционных концентраторов и полупроводниковых газовых сенсоров. В качестве концентрирующих сорбентов предпочтительно использование силикатов с малой плотностью поверхностных гидроксильных групп, что при термодесорбции обеспечивает высокую степень извлечения целевого соединения без его разложения. В качестве сенсорных материалов опробованы нанокомпозиты на основе диоксида олова и модификаторов - кластеров PdOх, PtOх, RuOх, а также оксидов d-элементов CuO, Fe2O3, MoO3, V2O5. Наиболее чувствительным материалом является SnO2, модифицированный RuO2 Использование сочетания 'концентратор-сенсор' позволило обнаружить ДММФ в концентрациях ниже 0,1 мг/м3, показана стабильная и воспроизводимая работа системы при детектировании ДММФ в более чем 500 циклах адсорбции-термодесорбции.
5. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА


Оксиды металлов, нанокристаллические полупроводники, сенсибилизаторы, квантовые точки CdSe, свет, реакции твердое-газ, электропроводность, сенсоры, катализаторы