α-Fe2O3/환원된 그래핀 산화물 기반 일산화탄소 촉매 발광 센서

GONG Quan-quan ,  

DOU Dan-dan ,  

ZHANG Guo-ying ,  

WANG Kun ,  

CUI Xiang-yu ,  

YIN Jian-guang ,  

YANG Liu-qian ,  

摘要

수열법을 이용하여 α-Fe2O3/환원된 그래핀 산화물(α-Fe2O3/rGO) 복합 재료를 제조하였고, 일산화탄소(CO)를 검출하는 촉매 발광(CTL) 센서를 구축하였다. 이 센서는 민감 재료가 코팅된 세라믹 가열봉, 석영 반응실, 가스 흐름 경로, 시료 주입 시스템, 광전자 증배관 및 신호 처리 유닛으로 구성되어 CO의 촉매 반응 과정에서 생성되는 발광 신호를 실시간으로 수집할 수 있다. X선 회절, 질소 흡착-탈착 및 투과 전자 현미경을 이용해 제조된 재료의 결정상 구조와 형태를 특성화하였고, 검출 조건을 체계적으로 최적화하였다. 결과는 α-Fe2O3/rGO 복합 재료가 α-Fe2O3에 비해 더 높은 CTL 반응을 나타냄을 보여준다. 해당 센서의 CO 검출 선형 범위는 80~1125 mg/m3이며, 검출 한계(S/N=3)는 26 mg/m3이고, 일반적인 간섭 가스에 대해 뚜렷한 반응을 보이지 않는다. 모의 혼합 가스 샘플에서 CO 회수율은 104%~110%이다. 메커니즘 연구는 CO가 α-Fe2O3/rGO 표면에서 O-에 의해 산화되어 여기 상태의 CO2를 생성하며, 후자는 기저 상태로 돌아오면서 발광을 방출함을 추론한다. 구축된 α-Fe2O3/rGO 복합 재료 기반 CTL 센서는 CO의 빠르고 고선택적 검출이 가능하며, CO의 온라인 모니터링 및 비상 경보에 새로운 기술적 지원을 제공하고, CTL 기체 감응 재료 설계에 새로운 아이디어를 제시한다.

关键词

일산화탄소; 촉매 발광; 가스 센서; α-Fe2O3; 환원된 그래핀 산화물

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