Preparación de Sensores Basados en Nanopartículas de Óxidos de Fe Dopados con Pd para la Detección de Propano

Abstract

En este trabajo se han preparado sensores basados en nanopartículas de α−Fe2O3 puros y dopados con Pd (de 0,25 a 1,5 wt% respecto al óxido) mediante el método de coprecipitación. Los sensores se han caracterizado mediante las ténicas de difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y microscopía de luz blanca y se han aplicado para la detección de propano en fase gas. Los difractogramas XRD revelaron la presencia mayoritaria de la fase α-hematita en todos los sensores. La introducción del Pd como dopante no ha afectado la estructura cristalina matriz del óxido de Fe de partida y el diámetro medio de grano obtenido por esta técnica fue de 30nm. Mediante las micrografías TEM, se ha evaluado el taman˜o medio de las partículas que se encuentra entre 30 y 50nm con presencia de aglomeraciones de diversos tamaños. Luego del tratamiento térmico final, las micrografías de luz blanca evidenciaron la topografía superficial de las nanopartículas de óxido de Fe depositadas sobre los soportes de alumina mediante el material ligante (formvar disuelto en dicloroetano) y los sensores presentaron una porosidad y textura adecuada para el contacto gas-sólido. Para los ensayos con los sensores preparados se utilizó gas propano estandar (AIRGAS, 101,2ppm). En calidad de diluyente se utilizó aire comprimido para obtener las mezclas gaseosas seleccionadas en un intervalo de concentraciones de 30 a 90ppm. Las temperaturas de operación de los sensores fueron entre 150 y 250 C. La sensibilidad de los sensores fue medida como Ggas/G0, donde Ggas es la conductancia en presencia del gas propano mezclado con aire y G0 es la conductancia en presencia de aire. Las sensibilidades fueron más altas en los sensores con presencia de material dopante que en su ausencia. Los sensores evolucionaron favorablemente en presencia de mayor concentración de propano. Los sensores con 0,5% Pd a 250C presentaron las mayores sensibilidades, que se ha relacionado con la formación estructural de la fase α-hematita y estabilidad térmica obtenida.