Enhanced butanone chemoresistive sensor utilizing cobalt oxide nanoparticles

Autor(es)

Zito, Cecilia A. ; Theodoro, Reinaldo S. ; Perfecto, Tarcisio M. ; de Sa, Bruna S. ; Vioto, Gabriel C. N. ; Volanti, Diogo P.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: CERAMICS INTERNATIONAL; v. 50, n. 15, p. 7-pg., 2024-06-05.

Resumo

Detection of volatile organic compounds (VOCs), particularly 2-butanone, has become crucial due to their widespread use and associated risks to human health. In this study, we present a novel synthesis method for spinel Co 3 O 4 nanoparticles (NPs) employing a microwave-assisted hydrothermal approach followed by calcination and investigate their efficiency in VOC sensing applications. The Co 3 O 4 NPs exhibit remarkable sensitivity and selectivity towards butanone at relatively low operating temperatures. VOC-sensing experiments reveal an optimal operating temperature of 250 degrees C , showcasing an advantage over existing sensors. Notably, the sensor exhibits high selectivity for butanone, with signal values 1.6 -4.5 times higher than those for other VOCs, including acetaldehyde, ethanol, isopropanol, methanol, acetone, m-xylene, toluene, and benzene. Additionally, the Co 3 O 4 NPs-based sensor demonstrates high sensitivity, detecting concentrations as low as 5 ppm of butanone, with fast response/recovery times of 41/86 s for 200 ppm of butanone and robust long-term stability. These findings underscore the potential of Co 3 O 4 NPs as promising candidates for low-temperature butanone detection, which is essential for environmental and human health monitoring purposes. (AU)

• 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: 20/02471-4 - Valorização de óleo fúsel da cana-de-açúcar via processos catalíticos de desidrogenação parcial
• Beneficiário: Mauricio Boscolo
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• 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: 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: 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
• Processo FAPESP: 20/05233-7 - Compósitos avançados baseados em óxido de metal semicondutor e estruturas de carbono para detecção de compostos orgânicos voláteis
• Beneficiário: Bruna Soares de Sa
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 20/06421-1 - Desenvolvimento de sensores derivados de estruturas metal-orgânicas para detecção de compostos orgânicos voláteis microbianos
• Beneficiário: Diogo Paschoalini Volanti
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 22/05381-1 - Heteroestruturas do tipo ZnO/NiO derivadas de estruturas metal-orgânicas para a detecção de compostos orgânicos voláteis microbianos
• Beneficiário: Reinaldo dos Santos Theodoro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado