Изучение сорбционных свойств модифицированных МУНТ к парам органических соединений

Аннотация

Изучены особенности сорбции паров индивидуальных летучих соединений на фазах многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) серии «Таунит». Особенность исследования заключается в применении сорбционных фаз МУНТ, различающихся по диаметру d=5-50 нм, а также по наличию функциональных групп: карбоксильных (–СООН), амидных (–СОNH₂), олеофильных (–ОCR). Сорбаты взвешивались в режиме реального времени пьезовесами с чувствительностью 10-12 г. Изучение сорбции проводили в условиях фронтального поступления паров сорбтивов в открытую ячейку детектирования прибора. В качестве объектов исследования были выбраны вещества, относящиеся к различным классам органических соединений. Представлены расчеты изотерм сорбции молекул, позволяющие качественно определить их в смеси, а также оценить изменение их концентрации. Для одного и того же сорбтива форма изотермы сорбции на фазах различных МУНТ меняется от линейной до S-образной. Доказано, что в зависимости он природы МУНТ зависит чувствительность сенсоров к определенным классам веществ. По результатам корреляционного анализа установлено, что связь между качественными точечными параметрами сорбции (A_i/j) и отношениями термодинамических коэффициентов Генри (G_i/j) для исследуемых веществ прямая, надежная и практически для всех параметров количественная. Это подтверждает правильность ранее предложенных параметров для идентификации веществ по единичным откликам сенсоров в массиве. Установлено, что сочетание выбранных сорбентов высоко селективно выделяет пары воды, метиламина, бензола, этановой кислоты, но не различает этанол и ацетон, а также гомологи соединений. Доказана возможность проведения количественного определения веществ из смесей, состоящих из двух компонентов различной природы. Пьезосенсоры масс-чувствительного типа с фазами МУНТ серии «Таунит» рекомендованы в качестве измерительных элементов газоанализаторов с методологией «электронный нос». Такие сенсоры характеризуются долгим сроком службы (2-3 года или около 10000 измерений), стабильностью базовой линии и быстрым восстановлением для возможности проведения следующего измерения (10 мин).