Сенсорные свойства углеродных нанотрубок, содержащих примесные атомы бора

Сенсорные свойства углеродных нанотрубок, содержащих примесные атомы бора

Автор: Борознин С.В.

Журнал: НБИ технологии @nbi-technologies

Рубрика: Нанотехнологии и наноматериалы

Статья в выпуске: 3 т.17, 2023 года.

Бесплатный доступ

Нанотрубки, будучи одним из самых востребованных материалов нанотехнологии, находят себе все новые области применения, в частности использование их в качестве высокочувствительных сенсоров. Однако при практическом применении нанотрубок зачастую оказывается, что, несмотря на положительные сорбционные свойства, изменение их электронного состояния не происходит после захвата анализируемого вещества. Данный факт существенно затрудняет возможность их использования в качестве сенсорных нанодатчиков. Одним из способов улучшения электронных свойств углеродных нанотрубок за счет создания на их поверхности гетероструктур выступает модифицирование различными атомами. При этом одним из самых эффективных для проведения реакции замещения веществом является бор. Он позволяет создать на поверхности нанотрубок перераспределение электронной плотности, не внося существенных изменений в топологию поверхности нанотрубки. В данной статье проводится анализ модельного эксперимента по изучению возможности использования самих нанотрубок в качестве высокочувствительных наносенсоров в отношении молекул углекислого газа.

Еще

Углеродные нанотрубки, бороуглеродные нанотрубки, структурная модификация, сенсорные свойства, адсорбция, полупроводниковые наноматериалы

Короткий адрес: https://sciup.org/149145143

IDR: 149145143   |   DOI: 10.15688/NBIT.jvolsu.2023.3.1

Список литературы Сенсорные свойства углеродных нанотрубок, содержащих примесные атомы бора

  • Azam M.A., Jantan N.H., Dorah N. et al. Activated Carbon and Single-Walled Carbon Nanotube Based Electrochemical Capacitor in 1M LiPF6 Electrolyte. Materials Research Bulletin, 2015, vol. 69, pp. 20-23.
  • Baei M.T., Soltani A.R., Moradi A.V., Tazikeh Lemeski E. Adsorption Properties of N2O on (6,0), (7,0), and (8,0) Zigzag Single-Walled Boron Nitride Nanotubes: A Computational Study. Computational and Theoretical Chemistry, 2011, vol. 970, no. 1-3, pp. 30-35.
  • Bistamam M.S.A., Azam M.A. Tip-Growth of Aligned Carbon Nanotubes on Cobalt Catalyst Supported by Alumina Using Alcohol Catalytic Chemical Vapor Deposition. Results in Physics, 2014, vol. 4, pp. 105-106.
  • Sato Y., Nishizaka H., Motomiya K. et al. Boron-Assisted Transformation to Rod-Like Graphitic Carbons from Multi-Walled Carbon Nanotubes in Boron-Mixed Multi-Walled Carbon Nanotube Solids. ACS Applied Materials & Interfaces, 2011, vol. 3, no. 7, pp. 2431-2439.
  • Tsierkezos N. G., Ritter U., Nugraha Thaha Y. et al. Boron-Doped Multi-Walled Carbon Nanotubes as Sensing Material for Analysis of Dopamine and Epinephrine in Presence of Uric Acid. Chemical Physics Letters, 2018, vol. 710, pp. 157-167.
  • Sawant S.V., Patwardhan A.W., Joshi J.B., Dasgupta K. Boron Doped Carbon Nanotubes: Synthesis, Characterization and Emerging Applications - A Review. Chemical Engineering Journal, 2022, vol. 427, art. 131616.
  • Zaporotskova I.V., Boroznina N.P., Parkhomenko Y.N., Kozhitov L.V. Carbon Nanotubes: Sensor Properties. A Review. Modern Electronic Materials, 2016, vol. 2, no. 4, pp. 95-105.
  • Boroznina N., Zaporotskova I., Boroznin S. et al. Comparative Analysis of Sensory Activity of Carbon Nanotubes with Boundary Modification. 2020.
  • Koos A.A., Dillon F., Obraztsova E.A. et al. Comparison of Structural Changes in Nitrogen and Boron-Doped Multi-Walled Carbon Nanotubes. Carbon, 2010, vol. 48, no. 11, pp. 3033-3041.
  • Kim Y.A., Aoki S., Fujisawa K. et al. Defect-Assisted Heavily and Substitutionally Boron-Doped Thin Multiwalled Carbon Nanotubes Using High-Temperature Thermal Diffusion. The Journal of Physical Chemistry C, 2014, vol. 118, no. 8, pp. 4454-4459.
  • EL-Barbary A.A., Eid K.M., Kamel M.A. et al. Effect of Tubular Chiralities and Diameters of Single Carbon Nanotubes on Gas Sensing Behavior: A DFT Analysis. Journal of Surface Engineered Materials and Advanced Technology, 2014, vol. 04, no. 2, pp. 66-74.
  • Shiraishi S., Kibe M., Yokoyama T. et al. Electric Double Layer Capacitance of Multi-Walled Carbon Nanotubes and B-Doping Effect. Applied Physics A, 2006, vol. 82, no. 4, pp. 585-591.
  • Katta S.S., Yadav S., Pratap Singh A. et al. Investigation of Pristine and B/N/Pt/Au/Pd Doped Single-Walled Carbon Nanotube as Phosgene Gas Sensor: A First-Principles Analysis. Applied Surface Science, 2022, vol. 588, art. 152989.
  • Jung D., Han M., Lee G.S. Gas Sensor Using a Multi-Walled Carbon Nanotube Sheet to Detect Hydrogen Molecules. Sensors and Actuators A: Physical, 2014, vol. 211, pp. 51-54.
  • Kodi Pandyan R., Seenithurai S., Mahendran M. Carbon Monoxide Adsorption on Transition Element-Doped Single Wall Carbon Nanotube. Indian Journal of Physics, 2012, vol. 86, no. 8, pp. 677-680.
  • Boroznina N.P., Zaporotskova I.V., Boroznin S.V. et al. On the Practicability of Sensors Based on Surface-Carboxylated Boron-Carbon Nanotubes. Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2019, vol. 64, no. 1, pp. 74-78.
  • Gowtham S., Scheicher R.H., Ahuja R. et al. Physisorption of Nucleobases on Graphene: Density-Functional Calculations. Physical Review B, 2007, vol. 76, no. 3, art. 033401.
  • Rawat D.S., Calbi M.M., Migone A.D. Equilibration Time: Kinetics of Gas Adsorption on Closed- and Open-Ended Single-Walled Carbon Nanotubes. The Journal of Physical Chemistry C, 2007, vol. 111, no. 35, pp. 12980-12986.
  • Roberts M.E., LeMieux M.C., Bao Z. Sorted and Aligned Single-Walled Carbon Nanotube Networks for Transistor-Based Aqueous Chemical Sensors. ACSNano, 2009, vol. 3, no. 10, pp. 3287-3293.
  • Ruixue D., Yintang Y., Lianxi L. Working Mechanism of a SiC Nanotube NO 2 Gas Sensor. Journal of Semiconductors, 2009, vol. 30, no. 11, art. 114010.
  • Seman R.N.A.R., Azam M.A., Mohamad A.A. Systematic Gap Analysis of Carbon Nanotube-Based Lithium-Ion Batteries and Electrochemical Capacitors. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2017, vol. 75, pp. 644-659.
  • Czerw R., Chiu P.-W., Choi Y.-M. et al. Substitutional Boron-Doping of Carbon Nanotubes. CurrentApplied Physics, 2002, vol. 2, no. 6, pp. 473-477.
  • Blackburn J.L., Yan Y., Engtrakul C. et al. Synthesis and Characterization of Boron-Doped Single-Wall Carbon Nanotubes Produced by the Laser Vaporization Technique. Chemistry of Materials, 2006, vol. 18, no. 10, pp. 2558-2566.
  • Mamo M.A., Sustaita A O., Tetana Z.N. et al. Undoped, Nitrogen-Doped and Boron-Doped Multiwalled Carbon Nanotube/Poly(vinyl Alcohol) Composite as Active Layer in Simple Hydrostatic Pressure Sensors. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 2013, vol. 24, no. 10, pp. 3995-4000.
  • Asyadi Azam M., Abd Rashid M.W., Isomura K. et al. X-Ray and Morphological Characterization ofAl-O Thin Films Used for Vertically Aligned Single-Walled Carbon Nanotube Growth. Advanced Materials Research, 2012, vol. 620, pp. 213-218.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp