Yolk-shelled ZnCo2O4 microspheres: Surface properties and gas sensing application

Autor(es)

Joshi, Nirav ^{[1, 2]} ; da Silva, Luis F. ^[3] ; Jadhav, Harsharaj S. ^[4] ; Shimizu, Flavio M. ^[2] ; Suman, Pedro H. ^[5] ; M'Peko, Jean-Claude ^[2] ; Orlandi, Marcelo Ornaghi ^[5] ; Seo, Jeong Gil ^[4] ; Mastelaro, Valmor R. ^[2] ; Oliveira, Jr., Osvaldo N. ^[2]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Calif Berkeley, Dept Mech Engn, Berkeley, CA 94720 - USA

^[2] Univ Sao Paulo, Sao Carlos Inst Phys, CP 369, BR-13560970 Sao Carlos, SP - Brazil

^[3] Univ Fed Sao Carlos, Dept Phys, Rodovia Washington Luis Km 235, BR-13565905 Sao Carlos, SP - Brazil

^[4] Myongji Univ, Dept Energy Sci & Technol, Yongin - South Korea

^[5] Sao Paulo State Univ, Inst Chem, Dept Phys Chem, POB 355, BR-14800900 Araraquara, SP - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL; v. 257, p. 906-915, MAR 2018.
• Citações Web of Science: 60

Resumo

The need to improve the sensitivity, selectivity and stability of ozone gas sensors capable of monitoring the environment to prevent hazard to humans has sparked research on binary metal oxides. Here we report on a novel ozone gas sensor made with ca. 0.5 mu m yolk-shelled ZnCo2O4 microstructures synthesized via an eco-friendly, co-precipitation method and subsequent annealing. With these ZnCo2O4 microspheres, ozone concentrations down to 80 parts per billion (ppb) could be detected with a.c. and d.c. electrical measurements. The sensor worked within a wide range of ozone concentrations, from 80 to 890 ppb, being also selective to ozone compared to CO, NH3 and NO2. The high performance could be attributed to the large surface area to volume ratio inherent in yolk-shell structures. Indeed, ozone molecules adsorbed on the ZnCo2O4 surface create a layer of holes that affect the conductivity, as in a p-type semiconductor. Since this mechanism of detection is generic, ZnCo2O4 microspheres can be further used in other environment monitoring devices. (c) 2017 Elsevier B.V. All rights reserved. (AU)

• Processo FAPESP: 13/14262-7 - Filmes nanoestruturados de materiais de interesse biológico
• Beneficiário: Osvaldo Novais de Oliveira Junior
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 16/23474-6 - Nanomateriais baseados em heterostruturas: síntese e suas propriedades de detecção de gás
• Beneficiário: Niravkumar Jitendrabhai Joshi
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 14/23546-1 - Sensores sensíveis e seletivos fabricados com nanofios de óxido de Ni e Zn
• Beneficiário: Niravkumar Jitendrabhai Joshi
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 12/15543-7 - Biossensores para detectar Escherichia coli usando o conceito de línguas eletrônicas
• Beneficiário: FLAVIO MAKOTO SHIMIZU
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais
• Beneficiário: Elson Longo da Silva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs