An Electrochemical NO2 Sensor Based on Ionic Liquid: Influence of the Morphology of the Polymer Electrolyte on Sensor Sensitivity
Loading...
Date
2015-11-11
ORCID
Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
MDPI
Altmetrics
Abstract
A systematic study was carried out to investigate the effect of ionic liquid in solid polymer electrolyte (SPE) and its layer morphology on the characteristics of an electrochemical amperometric nitrogen dioxide sensor.
Five different ionic liquids were immobilized into a solid polymer electrolyte and key sensor parameters (sensitivity, response/recovery times, hysteresis and limit of detection) were characterized. The study revealed that the sensor based on 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ([EMIM][N(Tf)2]) showed the best sensitivity, fast response/recovery times, and low sensor response hysteresis. The working electrode, deposited from water-based carbon nanotube ink, was prepared by aerosol-jet printing technology. It was observed that the thermal treatment and crystallinity of poly(vinylidene fluoride) (PVDF) in the solid polymer electrolyte influenced the sensitivity. Picture analysis of the morphology of the SPE layer based on [EMIM][N(Tf)2] ionic liquid treated under different conditions suggests that the sensor sensitivity strongly depends on the fractal dimension of PVDF spherical objects in SPE. Their deformation, e.g., due to crowding, leads to a decrease in sensor sensitivity.
Cílem systematické studie byl výzkum vlivu iontové kapaliny v tuhém polymerním elektrolyt (SPE) a morfologie jeho vrstvy na vlastnosti elektrochemického ampérometrického senzoru oxidu dusičitého. Pět různých iontových kapalin bylo imobilizováno do tuhého polymerního elektrolytu, byly charakterizovány klíčové parametry senzoru (citlivost, reakce / doba obnovení, hystereze a mez detekce). Studie odhalila, že senzor na základě 1-ethyl-3-methylimidazol bis (trifluormethylsulfo) imid ([Emim] [N (TF) 2]) měla nejlepší citlivost, rychlou odezvu / čas zotavení, a malou hysterezi reakce senzoru. Pracovní elektroda, vytvořená z inkoustu na bázi oxidu uhlíku, byla připravena pomopcí aerosol-tiskařské technologie. Bylo pozorováno, že tepelná úprava a krystalinita poly (vinylidenfluoridu) (PVDF), v pevném polymerním elektrolytu má vliv na citlivost senzoru. Analýza obrázku morfologie SPE vrstvy na bázi [Emim] [N (TF) 2], pro různé iontové kapaliny vytvořené za různých podmínek naznačuje, že citlivost snímače silně závisí na fraktální dimenzi PVDF sférických objektů v SPE. Jejich deformace, například, v důsledku nahromadění, vede ke snížení citlivosti snímače.
Cílem systematické studie byl výzkum vlivu iontové kapaliny v tuhém polymerním elektrolyt (SPE) a morfologie jeho vrstvy na vlastnosti elektrochemického ampérometrického senzoru oxidu dusičitého. Pět různých iontových kapalin bylo imobilizováno do tuhého polymerního elektrolytu, byly charakterizovány klíčové parametry senzoru (citlivost, reakce / doba obnovení, hystereze a mez detekce). Studie odhalila, že senzor na základě 1-ethyl-3-methylimidazol bis (trifluormethylsulfo) imid ([Emim] [N (TF) 2]) měla nejlepší citlivost, rychlou odezvu / čas zotavení, a malou hysterezi reakce senzoru. Pracovní elektroda, vytvořená z inkoustu na bázi oxidu uhlíku, byla připravena pomopcí aerosol-tiskařské technologie. Bylo pozorováno, že tepelná úprava a krystalinita poly (vinylidenfluoridu) (PVDF), v pevném polymerním elektrolytu má vliv na citlivost senzoru. Analýza obrázku morfologie SPE vrstvy na bázi [Emim] [N (TF) 2], pro různé iontové kapaliny vytvořené za různých podmínek naznačuje, že citlivost snímače silně závisí na fraktální dimenzi PVDF sférických objektů v SPE. Jejich deformace, například, v důsledku nahromadění, vede ke snížení citlivosti snímače.
Description
Citation
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en