"D'une pierre deux coups"

Dec 13, 2023

Par Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences28 mars 2023

Rôle bifonctionnel de la membrane PDMS dans la conception de capteurs H2S : résistance à l'humidité et sélectivité améliorée. Crédit : Zhang Ruofan

Une équipe de chercheurs sous la direction du professeur Meng Gang des instituts de sciences physiques de Hefei (HFIPS), de l'Académie chinoise des sciences (CAS), a exploré l'utilisation du polydiméthylsiloxane (PDMS) dans le développement de sulfure d'hydrogène haute performance et résistant à l'humidité. (H2S), ouvrant la voie à l’application pratique des chimirésistances H2S dans les environnements d’air humide.

Les résultats ont été publiés respectivement dans ACS Applied Materials & Interfaces et Chemical Communication.

Le H2S est un gaz incolore, inflammable, explosif, hautement corrosif et hautement toxique, largement répandu dans les endroits semi-fermés et très humides. Certains oxydes, notamment la delafossite, le ZnO et le CuO, ont une réponse élevée au H2S dans l'air sec, mais l'humidité a tendance à interférer avec la réponse des capteurs. De plus, le H2S est un gaz très corrosif et sa corrosivité augmente avec l’augmentation de l’humidité. Cela conduit à une corrosion et une dégradation rapides des capteurs dans des environnements très humides, ce qui devient un défi important pour l'application pratique des capteurs.

In order to solve these problems, scientists evaporated a hydrophobic and semipermeable membrane of polydimethylsiloxane (PDMS) on the Pt single-atomAn atom is the smallest component of an element. It is made up of protons and neutrons within the nucleus, and electrons circling the nucleus." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">atome ancré CuCrO2 par la méthode d’évaporation thermique.

Zhang Ruofan, premier auteur de l'article, a décrit le rôle biofonctionnel du PDMS comme « faire d'une pierre deux coups ».

Le PDMS avait un caractère hydrophobe. Il pourrait isoler efficacement l'intrusion de vapeur d'eau dans l'environnement, affaiblir l'influence de l'humidité environnementale sur le capteur et améliorer considérablement la stabilité à long terme du capteur dans un environnement humide.

D’un autre côté, les micropores de la membrane PDMS pourraient bloquer efficacement les molécules de méthylmercaptan (CH3SH) dont le diamètre était légèrement supérieur à celui du H2S. Il agit comme un « tamis moléculaire », améliorant encore la sélectivité du capteur en H2S.

Le capteur H2S résistant à l'humidité basé sur CuCrO2 recouvert de PDMS présentait une faible température de fonctionnement (100 ℃), une réponse élevée (jusqu'à 151 pour 5 ppm de H2S à 50 % d'humidité relative), une sélectivité élevée et une bonne stabilité à long terme, ce qui a jeté une base importante pour l’application pratique du capteur H2S dans les domaines de la pétrochimie, du gaz naturel et d’autres domaines.

Les références:

« Rôle bifonctionnel de la membrane PDMS dans la conception de chimiresistors H2S tolérants à l'humidité avec une sélectivité élevée » par Ruofan Zhang, Zanhong Deng, Junqing Chang, Zhongyao Zhao, Shimao Wang et Gang Meng, 16 janvier 2023, Chemical Communications.DOI : 10.1039/D2CC05880D

« CuCrO2 ancré au Pt pour les chimirésistances H2S hautes performances fonctionnant à basse température » par Ruofan Zhang, Zanhong Deng, Lei Shi, Mahesh Kumar, Junqing Chang, Shimao Wang, Xiaodong Fang, Wei Tong et Gang Meng, 20 mai 2022, ACS Matériaux et interfaces appliqués.DOI : 10.1021/acsami.2c00619