Ethyl Acetate Detection Using Mixed-Phase In₂O₃ Nanorods

Autor(es)

dos Santos, Gustavo Sanghikian Marques ; Theodoro, Reinaldo dos Santos ; Gera, Gabriela Oliveira ; Perfecto, Tarcisio Micheli ; Volanti, Diogo Paschoalini

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ACS APPLIED NANO MATERIALS; v. 8, n. 22, p. 12-pg., 2025-05-08.

Resumo

Detecting microbial volatile organic compounds (MVOCs) is critical for public health and food quality control applications but often requires complex analytical approaches. Ethyl acetate, an MVOC produced during the fermentation of bread and beer by Saccharomyces cerevisiae, holds significance in food quality control. Semiconductor metal oxides, particularly In2O3, are promising materials for MVOC sensing due to their cost-effectiveness, stability, and tunable sensing properties at the nanoscale. Enhanced sensing performance can be achieved by engineering heterostructures combining cubic and rhombohedral phases of In2O3 nanorods. In this work, In2O3 nanorods were synthesized via microwave-assisted hydrothermal method followed by calcination at 600, 500, and 400 degrees C to obtain single-phase cubic (In2O3-600) and mixed-phase cubic-rhombohedral (In2O3-500 and In2O3-400) structures. The In2O3-500 heterostructure nanorods exhibited an enhanced response of 548 to ethyl acetate at 350 degrees C in dry air. It also showed a fast response time (1.8 s), a selectivity ratio of 2.1, and a theoretical detection limit of 525 ppb. Moreover, the material maintained a high response under 90% relative humidity (RH), demonstrating robustness under realistic operating conditions. These findings can be attributed to the synergistic effect of heterojunctions formed between the cubic and rhombohedral phases at the nanoscale, providing numerous active sites and defect-driven reactivity. The post-mortem characterization of the nanorod sensor was conducted using transmission electron microscopy (TEM) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) to assess the long-term stability of the material. (AU)

• Processo FAPESP: 22/14720-4 - Dos Átomos às Cerâmicas: Um Estudo de Microscopia Eletrônica de Transmissão sobre o Desenvolvimento de Materiais Transparentes
• Beneficiário: Tarcísio Micheli Perfecto
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 24/15260-2 - Investigação do transporte de portadores de carga em sistemas perovskitas multidimensionais 3D-2D (Dion-Jacobson) para conversão solar.
• Beneficiário: Gabriela Oliveira Gera
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 24/03388-4 - Influência dos defeitos eletrônicos e estruturais em sensores à base de In2O3 decorados com metais nobres para detecção de compostos orgânicos voláteis microbianos
• Beneficiário: Gustavo Sanghikian Marques dos Santos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• 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
• Processo FAPESP: 24/12700-1 - Sensores à base de MnOx/ZnO fabricados por pirólise de spray de chama para detecção de compostos orgânicos voláteis microbianos
• Beneficiário: Reinaldo dos Santos Theodoro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado