Изучение сорбционных свойств карбоксилированных углеродных нанотрубок на пьезомикровесах ОАВ-типа

Abstract

Рассмотрены особенности сорбции паров индивидуальных легколетучих органических соединений различных классов на фазах карбоксилированных углеродных нанотрубок (МУНТ-соон). Особенность исследования заключается в применении сорбционной фазы малых масс (от 1 до 5 мкг) и прямом взвешивания адсорбатов паров веществ в любой момент сорбции высокочувствительными пьезовесами с чувствительностью до 10-12 г. Установлена зависимость эффективности сорбции фазой из МУНТ-соон к парам выбранных соединений (спирты, кетоны, кислоты, арены) от массы наносимой фазы на ограниченную площадь поверхности. Такой подход формирования слоя трубок позволяет получить разную по структуре поверхность и пористость, что определяет избирательность сорбции паров. Представлены расчеты изотерм сорбции соединений, позволяющие либо высокоселективно зафиксировать их в смеси, либо оценить изменение концентрации. Установлено, что для одного и того же сорбтива форма изотермы сорбции на фазах разных масс меняется от линейной до S-образной. В связи с этим невозможно описать кривые одной теорией. Установлена максимальная емкость монослоя к молекулам ацетона, минимальная – к парам фенола. Карбоксилированные нанотрубки по-разному сорбируют алифатические спиртов нормального и изомерного строения, выделяются по особенности сорбции бутиловые и пентиловые спирты. Пьезосенсоры масс-чувствительного типа с МУНТсоон разной массы рекомендованы в качестве измерительных элементов для газоанализаторов и систем для интегральной оценки сложных смесей соединений малых концентраций с методологией «электронный нос». Применение в одном массиве сенсоров с фазами МУНТсоон повышает избирательность детектирования компонентов в смеси на уровне микроконцентраций без разделения.