Tetrossido di manganese come sensore selettivo sintetizzato mediante combustione = Mangnese oxides as selective sensors prepared by combustion synthesis

Tetrossido di manganese (Mn3O4) è stato preparato mediante sintesi di combustione in soluzione. La polvere è stata poi caratterizzata mediante granulometria laser e microscopia elettronica a scansione (FE-SEM). la tecnica utilizzata per la deposizione del film sensibile è stata la serigrafia , Il materiale ottenuto è stato serigrafato su substrati di allumina con elettrodi di platino interdigitati e trattati termicamente a 500 °C (M500) e 600 °C (M600) per 1 h. I sensori preparati sono stati caratterizzati mediante microscopia elettronica a scansione (FE-SEM), per stimare lo spessore del film. I sensori ottenuti sono stati testati in un sistema costituito per mezzo di MFC controllori di flusso di massa da un gruppo di rilevamento del gas e della camera di rilevamento. La risposta del sensore (SR) è stata studiata nell'intervallo di concentrazione di NO2 da 1 a 25 ppm e di O3 da 100 ppb a 500 ppb. La temperatura di lavoro ottimale è stata valutata, sotto 5 ppm di NO2 (SR=Za/Zg=1,08) e sotto 500ppb di O3 per il sensore M500, dove Za è l'impedenza del sensore sotto aria con una potato di 1000 ml/min e Zg è l'impedenza del sensore sotto gas bersaglio diluito con aria secca. Tuttavia, i migliori risultati in termini di risposta del sensore (M500) sono stati SR=1,17 con 25 ppm di esposizione a NO2 e SR=1,11 con 500 ppb di esposizione a O3. L’effetto dell’umidità sulla sensibilità del sensore è stato studiato esponendo il sensore Mn3O4 verso 10 ppm NO2 e 500 ppb O3 in presenza del 60% RH di umidità relativa a 150°C e con una portata di aria secca e gas target pari a 265 ml/min. I tempi di risposta e recupero sono stati determinati per NO2 e per O3, nonchè la riproducibilità del Mn3O4 verso quest’ultimi. Inoltre, è stato determinato il limite di rilevamento (LOD limit of detection) per NO2 e per O3. La stabilità a lungo termine del sensore di Mn3O4 (M500) è stata valutata solo verso il gas NO2 esponendo il film a 25 ppm di NO2, dopo 6 mesi dalla preparazione. la selettività del Mn3O4 semiconduttore di tipo p, è stata indagata verso l'ammoniaca (1 ppm), il metano (5 ppm), e la CO2 (500 ppm). Infine, è stata effettuata un indagine sull’equilibrio di adsorbimento determinando i parametri fisico-chimici per i quattro modelli di isoterma di adsorbimento Langmuir, Freundlich, Temkin e Dubunin-Radushkevich; per O3 e per NO2 . hesis