Preparación y empleo de nanopartículas de alpha-Fe 2O3 como sensores para la detección de propano

Abstract

Resumen

Se prepararon sensores basados en nanopartículas de óxido de hierro (α-Fe2O3 ) dopados con Pd (con cargas  metálicas nominales de 0,25 al 1,5% p). La caracterización de los mismos se realizó mediante las técnicas XRD,  TEM y adsorción de N 2. Los difractogramas XRD revelaron la presencia mayoritaria de la fase α-hematita en todos los sensores. La introducción del Pd como dopante no afectó la estructura cristalina de partida de óxido de Fe. A  través de las microfotografías TEM se evaluó el tamaño medio de las partículas que se encontró entre 30 y 70 nm.  Para la evaluación de la sensibilidad de los sensores se trabajó en un intervalo de concentraciones de propano entre  20 a 80 ppm y con temperaturas entre 242 y 377ºC. En todos los casos, la sensibilidad de los sensores aumentó en presencia de mayor concentración de propano. El  sensor dopado con 0,5%p de Pd presentó la mayor sensibilidad, la cual fue relacionada con la formación de la fase  α-hematita, el efecto sinérgico del Pd, la mayor magnitud de superficie específica y un tamaño adecuado de las nanopartículas.

Palabras clave: sensor de propano, nanopartículas de óxido de hierro, α-Fe 2O3.

Preparation and application of sensors based on a-Fe 2O3 nanoparticles for detection of propane

Abstract

There have been prepared some sensors based on iron oxide nanoparticles (α-Fe 2O3 ) doped with Pd (with nominal metallic loading of 0.25 to 1.5w%). The characterization of samples was performed by XRD, TEM and adsorption of N 2. The XRD patterns showed the majority presence of α-hematite phase in all sensors. The starting iron oxide crystalline structure has not been affected by the introduction of Pd as doping material. TEM micrographs showed the average particle size of samples ranging from 30 to 70 nm. The sensibility has been evaluated in a range of propane concentrations from 20 to 80 ppm and temperatures between 242 and 377ºC. The increasing trend of sensibility has been observed in higher concentrations of propane. The sensor doped with 0.5w% Pd presented the highest sensibility which was attributed to the formation of α-hematite phase, the synergistic effect of Pd, the large specific surface and a suitable size of the nanoparticles.

Keywords: sensor of propane, iron oxide nanoparticles, α-Fe 2O3