Gas sensitive films based on Te-SnO2 nanocomposite on flexible substrate

Abstract

Flexible films based on novel Te-SnO2 nanocomposites were fabricated for detection of toxic gases at room temperature. The Te-SnO2 nanocomposites were obtained via solvohermal recrystallization of pure crystalline tellurium in nitric acid in the presence of tin chloride. The energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and XRD analyses have shown that the Te-SnO2 films consists of fluffy structures of tiny agglomerates of the nanodimensional irregular blocks of hexagonal Te and polycrystalline SnO2. Both current / voltage and transient characteristics of the flexible Te-SnO2 films were investigated at room temperature in ambiance comprising different toxic gases. The maximum selectivity was revealed toward NO2, for which in the dynamic range of 0.5 - 5.0 ppm of NO2, the response and recovery times are about 30 s and 150 s respectively. Analysis of the response kinetics meets the Langmuir theory of adsorption. This study revealed a simple route of fabrication of the printable Te-SnO2 nanocomposites that can be used in electronics, inclusive for development of flexible and compostable gas sensors, operating at room temperature.

Filme flexibile bazate pe noi nanocompozite Te-SnO2 au fost fabricate pentru detectarea gazelor toxice la temperatura camerei. Nanocompozitele Te-SnO2 au fost obținute prin recristalizarea solvotermală a telurului cristalin pur în acid azotic în prezență de clorură de staniu. Spectroscopia cu raze X cu dispersie energetică (EDX) și analizele XRD au arătat că filmele de Te-SnO2 constau din structuri pufoase de aglomerate mici ale blocurilor neregulate nanodimensionale de Te hexagonal și SnO2 policristalin. Atât caracteristicile curent/tensiune, cât și tranzitorii ale filmelor flexibile de Te-SnO2 au fost investigate la temperatura camerei într-o ambianță cuprinzând diferite gaze toxice. Selectivitatea maximă a fost evidențiată față de NO2, pentru care în intervalul dinamic este de 0,5 - 5,0 ppm de NO2, timpii de răspuns și de recuperare sunt de aproximativ 30 s și, respectiv, 150 s. Analiza cineticii răspunsului corespunde teoriei Langmuir a adsorbției. Acest studiu a dezvăluit o cale simplă de fabricare a nanocompozitelor imprimabile Te- SnO2 care pot fi utilizate în electronică, inclusiv pentru dezvoltarea senzorilor de gaz flexibili și compostabili, care funcționează la temperatura camerei.