Sensor de quimiluminescência catalítica para monóxido de carbono baseado em α-Fe2O3/óxido de grafeno reduzido

GONG Quan-quan ,  

DOU Dan-dan ,  

ZHANG Guo-ying ,  

WANG Kun ,  

CUI Xiang-yu ,  

YIN Jian-guang ,  

YANG Liu-qian ,  

摘要

Foi preparado um material compósito de α-Fe2O3/óxido de grafeno reduzido (α-Fe2O3/rGO) pelo método hidrotermal, e foi construído um sensor de quimiluminescência catalítica (CTL) para a detecção de monóxido de carbono (CO). O sensor é composto por uma barra de aquecimento cerâmica revestida com material sensível, uma câmara de reação de quartzo, uma via de gás, um sistema de injeção, um fotomultiplicador e uma unidade de processamento de sinal, permitindo a captura em tempo real do sinal de luminescência gerado durante a reação catalítica do CO. A estrutura cristalina e a morfologia dos materiais preparados foram caracterizadas por difração de raios X, adsorção-dessorção de nitrogênio e microscopia eletrônica de transmissão, e as condições de detecção foram sistematicamente otimizadas. Os resultados mostraram que o material compósito α-Fe2O3/rGO possui uma resposta CTL superior em comparação com α-Fe2O3. A faixa linear de detecção para CO é de 80 a 1125 mg/m3, o limite de detecção (S/N=3) é de 26 mg/m3, e não apresenta resposta significativa a gases interferentes comuns. A recuperação de CO em amostras de misturas gasosas simuladas foi de 104% a 110%. O estudo do mecanismo sugere que o CO é oxidado na superfície de α-Fe2O3/rGO por O- para gerar CO2 excitado, que emite luz ao retornar ao estado fundamental. O sensor CTL baseado no compósito α-Fe2O3/rGO permite a detecção rápida e altamente seletiva de CO, proporcionando suporte tecnológico para monitoramento online e alerta emergencial de CO, além de oferecer novas ideias para o projeto de materiais sensíveis à CTL.

关键词

monóxido de carbono; quimiluminescência catalítica; sensor de gás; α-Fe2O3; óxido de grafeno reduzido

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