В работе [1] предложена конструкция планарного термокаталитического сенсора на несущей основе из анодного оксида алюминия. Двумерная платиновая спираль в форме меандра, выполненная по технологии взрывной фотолитографии, позволяет разогревать активную зону чувствительного элемента с наночастицами Pt-Pd катализатора до температуры 500 °С. Сенсорный сигнал в реакции детектирования метана, измеренный в мостовой схеме, достигает 15 мВ/об. % CH4.
Циклическое изменение напряжения питания сопровождается широким гистерезисом сенсорного сигнала. Природа гистерезиса исследована operando в метан-воздушной среде с помощью рентгенофазового анализа и термогравиметрии. Показано, что разогрев активной зоны выше 400 °С приводит к частичному разложению оксидов палладия в Pt-Pd катализаторе до металла. Данная реакция полностью обратима при охлаждении системы ниже 270 °С. Таким образом, возникновение гистерезиса обусловлено различной активностью катализатора на прямом и обратном ходе при циклировании напряжения питания вследствие различного соотношения оксидной и металлической фаз палладия.
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 19-33-60088 и № 18-29-11097.
[1] I.V. Roslyakov, I.V. Kolesnik, P.V. Evdokimov, O.V. Skryabina, A.V. Garshev, S.M. Mironov, V.S. Stolyarov, A.E. Baranchikov, K.S. Napolskii, Microhotplate catalytic sensors based on porous anodic alumina: operando study of methane response hysteresis // Sensors and Actuators B: Chemical, 2021, v. 330, 129307. DOI: 10.1016/j.snb.2020.129307.