Desarrollo de sensores basados en nanopartículas de Óxidos de Hierro dopados con Pd para la detección de Propano

Abstract

En el presente trabajo se muestra la preparación de sensores basados nanopartículas de óxido de Fe dopados con Pd con cargas nominales de 0.25%, 0.5 0.75%, 1%, 1.5%, 2%, 5% (porcentaje en masa, gramos de Pd /100 gramos de óxido hierro) y sin dopar partiendo de sales de nitrato de hierro, Fe(N03)3· 9H20. Se usó con agente precipitante carbonato de sodio y polietilenglicol (20000) como surfactante calidad de soporte de sensor se utilizó alúmina, sobre la cual fue adherida nanopartículas mediante una resina ligante, formvar (polivinilo formal). Los sensores fueron caracterizados por las siguientes: técnicas: adsorción de (técnica BET), difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM) microscopía electrónica de transmisión (TEM) y espectroscopia fotoelectrónica de rayos (XPS). La presencia mayoritaria de la fase a.-hematita fue confirmada por difractogramas XRD. El tamaño promedio de las nanopartículas fue del rango de 60 a nm, con presencia de aglomeraciones de diversos tamaños, estos fueron determinad mediante micrografías TEM. El análisis textura} realizado por la técnica de sorción de N2 (isoterma BET) indicó la presencia de superficie mesoporosa con un área de los sensores en el rango de 78 a 280 m2/g. El análisis SEM mostró que Ja presencia de surfactante mejoró la dispersión de las nanopartículas sobre el soporte de alúmina. El análisis elemental superficial, indicó que el hierro se encuentra con estado de oxidación Fe3+ y que el paladio como Pd4+, lo cual lleva a un modelo de control de nivel de Fermi para influencia del paladio sobre el material sensor. Para los ensayos con los sensores se utilizó gas propano estandarizado (AIRG 100 ppm) como gas de trabajo para su detección; además se usó aire comprimido (LIND para obtener las concentraciones de este trabajo que fueron de 30 a 90 ppm. Para encontrar las condiciones óptimas de trabajo y comportamiento de los sensores (temperatura concentración), se trabajó en el intervalo de temperaturas de 150 ºC a 350 ºC. En todos los casos, la sensibilidad de los sensores aumentó en presencia de mayor concentración de propano. El mejor sensor fue el de óxido de Fe dopado con 0,5 % de Pd. que presentó mayor sensibilidad a una temperatura de 250 ºC, con una concentración de 90 ppm, que s explica por la mejor formación de la fase a-hematita, el efecto promotor del Pd, la mayor magnitud de superficie específica y un tamaño adecuado de las nanopartículas.