Low-Temperature Carbon Dioxide Gas Sensor Based on Yolk-Shell Ceria Nanospheres

Autor(es)

Zito, Cecilia A. ^{[1, 2]} ; Perfecto, Tarcisio M. ^[2] ; Dippel, Ann-Christin ^[3] ; Volanti, Diogo P. ^[2] ; Koziej, Dorota ^[1]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Hamburg, CHyN, Inst Nanostruct & Solid State Phys, D-22607 Hamburg - Germany

^[2] Sao Paulo State Univ UNESP, Lab Mat Sustainabil LabMatSus, BR-15054000 Sao Jose Do Rio Preto - Brazil

^[3] DESY, Deutsch Elektronen Synchrotron, D-22607 Hamburg - Germany

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES; v. 12, n. 15, p. 17757-17763, APR 15 2020.
• Citações Web of Science: 6

Resumo

Monitoring carbon dioxide (CO2) levels is extremely important in a wide range of applications. Although metal oxide-based chemoresistive sensors have emerged as a promising approach for CO2 detection, the development of efficient CO2 sensors at low temperature remains a challenge. Herein, we report a low-temperature hollow nanostructured CeO2-based sensor for CO2 detection. We monitor the changes in the electrical resistance after CO2 pulses in a relative humidity of 70% and show the high performance of the sensor at 100 degrees C. The yolk-shell nanospheres have not only 2 times higher sensitivity but also significantly increased stability and reversibility, faster response times, and greater CO2 adsorption capacity than commercial ceria nanoparticles. The improvements in the CO2 sensing performance are attributed to hollow and porous structure of the yolk-shell nanoparticles, allowing for enhanced gas diffusion and high specific surface area. We present an easy strategy to enhance the electrical and sensing properties of metal oxides at a low operating temperature that is desirable for practical applications of CO2 sensors. (AU)

• Processo FAPESP: 17/01267-1 - Compósitos de ácido grafênico-óxidos metálicos ocos para sensor de gás
• Beneficiário: Diogo Paschoalini Volanti
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 18/00033-0 - Dispositivos sensores de compostos orgânicos voláteis baseados em heteroestruturas ocas de ZnO/semicondutores do tipo-p
• Beneficiário: Tarcísio Micheli Perfecto
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 18/01258-5 - Novos processos catalíticos e fotocatalíticos para a conversão direta de metano e CO2 em produtos
• Beneficiário: José Maria Correa Bueno
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 18/08271-7 - Caracterização estrutural, eletrônica e química de compósitos de ácido grafênico com nanoesferas de CeO2 gema-casca e Pd-CeO2 gema-casca
• Beneficiário: Cecilia de Almeida Zito
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Processo FAPESP: 16/25267-8 - Compósitos de ácido grafênico com estruturas de CeO2 ocas e Pd-CeO2 do tipo gema-casca aplicados como sensores de compostos orgânicos voláteis
• Beneficiário: Cecilia de Almeida Zito
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado