Em um estudo publicado no Jornal de Cerâmica Avançada Em 14 de maio de 2025, uma equipe de pesquisa liderada por Guiwu Liu da Universidade de Jiangsu, China, relatou a síntese de CofE decorada com nanopartículas de PT2O4/Co3O4 Usando um método baseado em solução para a detecção seletiva de formaldeído (HCHO). As nanopartículas foram derivadas de uma estrutura metal-orgânica bidimensional Fe (MOF).
O pt resultante2/COFE2O4/Co3O4 O composto demonstrou forte desempenho de sensor para o HCHO, incluindo alta sensibilidade, seletividade, repetibilidade e estabilidade a longo prazo. O sensor respondeu às concentrações de HCHO entre 95,5 e 100 ppm a 280 ° C e exibiu um limite de detecção tão baixo quanto 6 ppb.
Dessorção programada por temperatura (TPD) e in situ A espectroscopia de transformação infravermelha de Fourier de refletância difusa (desvios) foi usada para estudar a adsorção e dessorção do HCHO na superfície do materials. Os cálculos da teoria funcional da densidade (DFT) mostraram que o PT2/COFE2O4/Co3O4 A estrutura teve a menor energia de adsorção e foi a configuração mais estável entre os testados.
As análises teóricas sugeriram que a capacidade de detecção do materials decorre da transferência de elétrons através de interfaces heterogêneas e reações de superfície com HCHO. A sensibilidade aprimorada é atribuída à formação de múltiplas heterojunções e à atividade catalítica do PT nanopartículas.
Este trabalho apresenta uma abordagem direta para produzir sensores de composto orgânico volátil de alto desempenho (VOC), fabricando heterojunções derivadas de MOF decoradas com metais nobres.
Neste trabalho, sintetizamos as nanopartículas de Pt Modified CoFE2O4/Co3O4 NanoSoheets derivados pelo MOF 2D Fe-CoL por um método de solução fácil e explorou a capacidade de carga ultimate de Pt. O pt2/COFE2O4/Co3O4 O composto exibe desempenho excepcional de detecção ao HCHO, incluindo sensibilidade, seletividade, reprodutibilidade e estabilidade a longo prazo. O pt2/COFE2O4/Co3O4 O sensor atinge uma resposta de 95,5 a 100 ppm HCHO a 280 ºC e um LOD teórico de 6 ppb.
Guanjun Qiao, Professor, Escola de Ciência e Engenharia de Materiais, Universidade Jiangsu
Além disso, Guanjun Qiao é um especialista sênior cuja pesquisa se concentra em materiais e sensores sensíveis a gás, dispositivos de conversão da luz-térmica-térmica e cerâmica avançada e seus compósitos.
Qiao acrescentou: “Estruturas metal-orgânicas bidimensionais (MOFs 2D) com base em metais de transição (Fe, Co, Ni, and so on) são considerados promissores materiais de detecção de gás de auto-templos que possuem uma área de superfície específica maior derivada da estrutura porosa, o que pode fazê-los ter vários locais ativos em reações de detecção de gás. ”
A modificação da superfície com nanopartículas de metais nobres geralmente leva a melhorias significativas de desempenho devido aos efeitos combinados da atividade catalítica aprimorada e uma melhor dispersão. Notavelmente, os materiais 2D podem ajudar a impedir que os metais nobres se aglomerem, permitindo uma distribuição uniforme na superfície da nanopartícula.
““O uso de mofs Fe-Co 2D como precursor pode alcançar o efeito de matar dois pássaros com uma pedraAcrescentou Guanjun Qiao.
O pt2/COFE2O4/Co3O4 O composto demonstrou a resposta mais forte entre as amostras testadas, mostrando a reatividade 14,7, 6,77 e 2,9 vezes maior que a COFE2O4Co3O4e CofE2O4/Co3O4respectivamente. O aumento da capacidade de resposta do CoFE2O4/Co3O4 é atribuído principalmente à formação de junções p -p.
Além disso, cofE2O4/Co3O4 sintetizado usando um modelo 2D MOF exibiu uma reatividade de 33 a hcho, o que é significativamente maior que o do cofE a granel2O4/Co3O4 (20,5). Essa melhoria é devido à maior área de superfície específica e maior número de locais reativos no materials derivado de MOF 2D.
Qiao observou: “Para o Pt2/COFE2O4/Co3O4o carregamento das nanopartículas de Pt resulta na formação de heterojunções Schottky com CofE2O4 e co3O4aprimorando ainda mais o desempenho do detecção de gás. Além disso, o PT de pequeno porte introduzido pode atuar como um catalisador de sensibilização química para dissociar moléculas de oxigênio, aumentar a quantidade de espécies de oxigênio adsorvidas na superfície e melhorar a sensibilidade dos materiais. ”
Yuli Zhao, Xiangzhao Zhang e Guiwu Liu, da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade Jiangsu, em Zhenjiang, China; Mingyuan Wang, da Escola de Engenharia Mecânica, Universidade de Jiangsu; e Siwei Liu, do Laboratório Chave de Teoria e Tecnologia de Inteligente Agricultura Máquinas e equipamentos da Universidade Jiangsu também contribuíram para o estudo.
Esta pesquisa foi apoiada pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (concessão nº 51950410596), o principal plano de pesquisa e desenvolvimento da província de Jiangsu (BE2019094), o programa de inovação e empreendedorismo) (JSSCTD202146) e o Jiangs Finanding Program para o excelente documento.
A equipe de pesquisa estende sua gratidão à plataforma de computação de alto desempenho da Universidade de Jiangsu e ao subcenter avançado de computação leste da China por fornecer os recursos computacionais usados neste estudo.
Referência do diário:
Zhao, Y., et al. (2025). Pt decorado cofe2O4/Co3O4 NanoSoheets derivados do MOF 2D Fe -CO para detecção aprimorada de HCHO. Jornal de Cerâmica Avançada. doi.org/10.26599/jac.2025.9221092.
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