Informe sobre alta sensibilidad y rápida respuesta al co (monóxido de carbono) basada en sensores de nanovarillas de co3o4 (oxido de cobalto)

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HIGHLY SENSITIVE AND FAST RESPONDING CO SENSOR BASED ON Co3O4 NANORODS (alta sensibilidad y rápida respuesta al CO (monóxido de carbono) basada en sensores de nanovarillas de Co3O4 (oxido de cobalto))

Por: Dewyani Patil, Pradip Patil, Vijayanand Subramanian, Pattayil A. Joy y Hari S. Potdar.
En: Talanta, 81(1-2), 37-43, 2010

RESUMEN
El documento trata acerca de las diferentesinvestigaciones que se han establecido alrededor de la búsqueda de materiales que sean sensibles al gas carbónico o monóxido de carbono (CO) siendo este uno de los gases más nocivos para la salud produciendo problemas como la respiración celular además de tener interacciones con la hemoglobina. Es por esta razón que muchas investigaciones de los científicos se han centrado en la búsqueda de materialessensibles a este gas y así desarrollar detectores y sensores de este gas que sean aun más efectivos que los que hay actualmente.
En la búsqueda de estos materiales se encontró que los óxidos metálicos dispuestos en un tamaño nano una morfología determinada eran ultrasensibles a este gas tales como CdO en forma de nanoparticulas, α-Fe2O3 en forma de nanovarillas, SnO2 en forma de nanotubos y ZnO enforma de nanovarillas entre otros. Estos materiales han sido estudiados no solo por su capacidad sensible ante el monóxido de carbono sino que además son materiales semiconductores de fabricación sencilla y económica.
Un material sumamente útil es el oxido de cobalto (Co3O4), el cual es utilizado en muchas aplicaciones industriales como baterías y recolector de energía solar. Este material ha sidoinvestigado y modificado tanto en su estructura física (nanovarillas) como molecular para determinar su uso en la detección de el monóxido de carbono y sus resultados son de gran agrado para los investigadores ya que muestra una respuesta rápida a la presencia de monóxido de carbono además de tener una gran estabilidad con el alcohol.
Se estableció que el oxido de cobalto tiene una gran capacidadpara la detección de hidrogeno y alcohol a temperatura ambiente, siendo un material de bajo costo y sencillez en su producción.
PREPARACIÓN
La nano estructura del oxido de cobalto es sintetizada a partir de un método de precipitación-digestión. En este método se deben tomas soluciones acuosas de Co(NO3)2·6H2O y K2CO3 y estas son agregadas a 200 ml de agua doblemente destilada a una temperaturade 70º C siendo mesclados constantemente. El nivel de pH necesario para obtener una sustancia supersaturada se encuentra en los niveles 7 y 8. El cobalto hidroxilo carbonado obtenido tiene que ser lavado con agua destilada para eliminar la contaminación del ion potasio (K+). Posteriormente se realiza un análisis de TGA para confirmar que se ha conseguido el oxido requerido a unos 250º C. Por últimose calcina en el aire a 300º C para obtener la nano estructura del oxido de cobalto.
La muestra calcinada es llamada C-8 y es investigada usando una técnica de difracción de rayos X para así saber con precisión la morfología que tendría el oxido de cobalto.
El oxido de cobalto se ubica en unos pétalos bajo una presión de 15MPa y los contactos son hechos con ayuda de una pasta para así conformarel elemento sensible a el monóxido de carbono. La sensibilidad del sistema está en función de la respuesta del gas a partir de la razón entre la resistencia del gas y la resistencia del aire.
RESULTADOS
El análisis de difracción de rayos X dio como resultado unos picos de difracción a una cierta temperatura los cuales son atribuidos a una formación de oxido de cobalto con una estructura cubica.Con respecto a la morfología superficial se pudo establecer que la mayoría de las estructuras de oxido de cobalto estaban dispuestas en forma de varillas con un diámetro aproximado de 6-8 nm y un largo de 20-30 nm además de mostrar una perfecta agregación orientada a por parte de las nanoparticulas de oxido de cobalto.
La formación de oxido de cobalto está dada por la formula:
Co2+ +OH−...
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