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Thermally assisted NO2 and NH3 gas desorption process in a polyaniline thin film based optochemical sensor
Thermally assisted NO2 and NH3 gas desorption process in a polyaniline thin film based optochemical sensor
Autor
Elizalde Torres, J.
Hu, Hailin
Saniger, J. M.
García Valenzuela, A.
Guadarrama Santana, A.
Institución
Resumen
El gas NO2 es un fuerte aceptor de electrón que puede oxidar la película de polianilina (PANI) depositada químicamente a temperatura ambiente bajo presión atmosférica. Como cada estado de redox de este polímero está asociado con una estructura electrónica específica, el proceso de absorción de NO2 que ocurre en una película de PANI puede detectarse fácilmente por el cambio de su color en un sensor optoquímico. Sin embargo, se ha observado que las moléculas absorbidas de NO2 en PANI no se pueden remover fácilmente durante el proceso de purgación con un flujo seco de N2 a temperatura ambiente. En este trabajo se reporta que se pudo integrar un elemento de calentamiento dentro del sensor óptico para elevar la temperatura de la muestra de sensado durante el proceso de desorción. Se conoce que a temperaturas mayores que 50ºC, la señal óptica de las muestras de PANI con moléculas de NO2 absorbidas empieza a regresar a su valor inicial durante el proceso de purgación, lo cual indica que las especies de NO2 están dejando a la película de PANI. Mientras más alta la temperatura de calentamiento, mayor será la energía de activación para la deserción, y consecuentemente más rápida será la velocidad de deserción. Resultados similares también se han obtenido con el proceso de adsorción-desorción de moléculas de NH3 en el mismo polímero. NO2 gas is a strong electron acceptor that can oxidize the chemically deposited semiconductor polyaniline (PANI) at room temperature under atmospheric pressure. Since each redox state of this polymer is associated with a specific electronic structure, an oxidized PANI thin film undergoes a color change that can be detected in a sensitive optochemical sensor. But the strongly absorbed NO2 molecules cannot be removed at room temperature from the polymer material during the purging process with a dried N2 gas flux. We report in this work that a heating element can be integrated into the optochemical sensor to elevate the sensing sample temperature during the desorption process. At temperatures higher than 50ºC, the optical signal of the NO2 absorbed PANI samples starts to return to its original value during the purging process, suggesting the desorption of the NO2 species from the PANI samples. The higher the heating temperature, the greater the activation energy for desorption, and consequently the faster the desorption speed. Similar results are also obtained for the NH3 desorption process occurring in the same polymer.