Name: Compuestos nanoestructurados Ag-zeolita como sensores de humedad basados en luminiscencia (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-11-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 13 s
Description: Aprende a sintetizar compuestos Ag-zeolita luminiscentes para sensores de humedad mediante recubrimiento por pulverización. Este método económico permite detectar cambios de humedad mediante variaciones de color.

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Los autores agradecen el apoyo financiero del gobierno federal belga (Belspo a través de los programas IAP VI/27 e IAP-7/05), el Séptimo Programa Marco de la Unión Europea (FP7/2007-2013 en virtud del acuerdo de subvención n.º 310651 SACS), el gobierno flamenco en forma de financiación estructural a largo plazo "Methusalem" subvención METH/08/04 CASAS, el programa SoPPoM "Strategisch Initiatief Materialen", y la subvención del Fondo para la Investigación Científica de Flandes (FWO) G.0349.12. W.B. agradece al departamento de química de la KU Leuven por una beca FLOF. Los autores agradecen a la UOP Amberes por la amable donación de muestras de zeolita y al taller mecánico de la KU Leuven por ayudar con el diseño y la construcción de la celda de calentamiento/vacío utilizada en este estudio.

Precaución: Los productos químicos y los reactivos utilizados en este informe fueron manejados con cuidado el uso de las protecciones adecuadas de seguridad (batas de laboratorio, guantes, gafas de seguridad, campanas de extracción). Este estudio se ocupa de la manipulación de materiales inorgánicos microporosos (zeolitas con tamaños que van desde 1 a 5 micras), por lo tanto, especial atención se dirige al uso de una adecuada protección contra el polvo (mascarillas contra el polvo). Recomendamos la consulta de los datos de seguridad del producto (MSDS) de los productos químicos y los reactivos empleados en este trabajo antes de su uso para la manipulación adecuada y / o eliminación de residuos. 1. La zeolita Pretratamiento <ol><li> El calor de pretratamiento NOTA: Pre-tratamiento de los materiales de zeolita antes de su uso para eliminar las impurezas, tales como impurezas orgánicas, que podría dificultar la formación de agrupaciones de plata y luminiscencia. <ol><li> Pesar 10 g de zeolitas comerciales LTA (Na) (zeolitas comerciales LTA contienen sodio en forma de iones de equilibrado en sus marcos) y deposentarse de forma homogénea en una bandeja de porcelana. </li><li> Calentar el polvo de zeolita durante la noche en un horno de mufla a 450 ° C utilizando una rampa de temperatura de 5 ° C / min, con intervalos de 1 hora a 80 ° C y 110 ° C para evitar daños en la estructura de zeolita. </li><li> Retire el material de zeolita del horno y dejar que se enfríe a temperatura ambiente bajo condiciones ambientales. </li></ol></li><li> selección del tamaño de las partículas de zeolita NOTA: Esto generará una distribución de tamaño de grano más uniforme de los materiales de zeolita de partida, necesario para la creación de una película homogénea. Este paso también elimina grandes partículas amorfas, que a menudo están presentes en las zeolitas producidas industrialmente. <ol><li> Pesar 10 g de LTA comercial (Na) y suspender en 1 L de agua desionizada. </li><li> Sonicar la suspensión durante 1 hora, agitando vigorosamente la suspensión a mano cada 10 minutos. </li><li> Se vierte la suspensión en un cilindro de Atterberg (1 L) durante 30 min. Las partículas menores de 10 micras de tamañopermanecen en suspensión, pero las partículas más grandes precipitado. </li><li> Decantar la suspensión y recuperar el polvo por filtración usando un embudo Büchner. Se lava el polvo recuperado tres veces con agua desionizada. </li><li> Tratar térmicamente el polvo como se describe en el paso 1.1.2. </li></ol></li></ol> 2. Preparación de luminiscentes LTA (Na) -ag de zeolita Composites <ol><li> Síntesis de plata luminiscente intercambió zeolita LTA [LTA (Na) -ag] como material de referencia <ol><li> Disolver 74,8 mg de nitrato de plata en 200 ml de agua desionizada en una botella de 250 ml de polipropileno de alta densidad (HDPE). </li><li> Pesar 1 g de la muestra pretratada LTA (Na) y suspender en la solución de nitrato de plata. </li><li> Mantener el matraz de agitación durante la noche HDPE en un horno agitador extremo de extremo a a temperatura ambiente. </li><li> Filtrar la suspensión utilizando un embudo Büchner y se lava el polvo de zeolita 3 veces con agua desionizada. </li><li> Calentar el polvo recuperado en un horno de mufla a 450 ° C, utilizando el mismo procedimiento como se describe en el paso 1.1.2. </li><li> Enfriar la muestra y colocarla en un desecador con una humedad controlada (98% de humedad relativa). Controlar la humedad relativa mediante la colocación de una solución de sulfato de potasio saturado dentro del desecador. 15 </li><li> Medir la excitación y espectros de emisión de las muestras (a diferentes longitudes de onda), utilizando un espectrofluorímetro, así como su eficiencia cuántica externa. <ol><li> Mida dos parcelas-emisión de excitación dimensionales mediante la colocación de la muestra en una cubeta de cuarzo de 1 mm camino. Recoger los espectros de emisión a partir del 30 nm de longitud de onda por encima de la excitación hasta 800 nm usando 5 pasos nm y un tiempo de permanencia de 0,1 segundos. </li><li> Aplicar correcciones utilizando el software del instrumento para la intensidad de la lámpara y la detección dependiente de la longitud de onda de la trayectoria de emisión a los datos brutos. Además, utilizar un filtro de paso largo para evitar picos de segundo orden en las dos parcelas dimensionales. </li><li> Realizar effici cuánticamediciones encia mediante el uso de una esfera de integración unido al espectrofluorímetro. 16 Registro de la exploración de emisión de 240 nm a 600 nm tanto para la muestra de zeolita y BaSO 4 de referencia utilizando 260 nm como longitud de onda de excitación, y luego calcular la eficiencia cuántica usando el software del instrumento. </li></ol></li></ol></li></ol> 3. Preparación de luminiscentes [LTA (Li) -ag] zeolita Composites <ol><li> Síntesis de zeolita LTA parcialmente intercambiada con litio [LTA (Li)] Nota: El procedimiento seguido para la fabricación de zeolitas (Li) parcialmente intercambiados LTA es una adaptación del informe de Yahiro y colaboradores 17. <ol><li> Disolver 17,2 g de nitrato de litio en 2,5 L de agua desionizada. </li><li> Verter 0,5 L de la solución de nitrato de litio en un matraz de polietileno de alta densidad 1 L. </li><li> Pesar 3 g de zeolita LTA pre-tratado (Na) y suspender en el matraz de HDPE que contiene la solución de nitrato de litio. </li><li> Agitar el frasco usando un fin-ohorno agitador ver-terminan a temperatura ambiente durante la noche. </li><li> Filtrar la suspensión utilizando un embudo Büchner y se lava el polvo recuperado 3 veces con agua desionizada. </li><li> Realizar intercambio de litio <ol><li> Añadir 0,5 L de solución de nitrato de litio fresco (3.1.1) a un matraz de HDPE 1 L que contiene el polvo recuperado de la etapa de filtración (3.1.5). </li><li> Repita los pasos 3.1.4 y 3.1.5. </li><li> Repita los pasos 3.1.6.1 y 3.1.6.2 otras 4 veces. </li></ol></li><li> Recuperar el polvo de zeolita y calentar en un horno de mufla a 450 ° C durante la noche utilizando una rampa de temperatura de 5 ° C / min, con intervalos de 1 hora a 80 ° C y 110 ° C. </li></ol></li><li> Síntesis de luminiscente [LTA (Li) -ag] zeolitas <ol><li> Disolver 74,8 mg de nitrato de plata en 200 ml de agua desionizada usando un frasco de HDPE de 250 ml. </li><li> Pesar 1 g de la zeolita parcialmente intercambiada con LTA de litio [LTA (Li)] y suspender en la solución de nitrato de plata (3.2.1). </li><li> Agitar el fl HDPEpedir usando un horno agitador extremo de extremo a noche a temperatura ambiente. </li><li> Filtrar la suspensión utilizando un embudo Büchner y se lava el polvo de zeolita recuperado 3 veces con agua desionizada. </li><li> Tratar térmicamente el polvo en un horno de mufla a 450 ° C durante la noche utilizando una rampa de temperatura de 5 ° C / min, con intervalos de 1 hora a 80 ° C y 110 ° C. </li><li> Enfriar la muestra en condiciones de humedad controlada utilizando un desecador que contiene una solución de sulfato de potasio saturado en el interior (98% de humedad relativa). 15 </li><li> Medir la excitación y espectros de emisión de las muestras, así como su eficiencia cuántica externa siguiendo el procedimiento descrito en el paso 2.1.7. </li><li> Realizar análisis termogravimétrico (TGA) para determinar el contenido de agua en la muestra a diferentes temperaturas. 1 En resumen, colocar de 30 a 50 mg de la muestra preparada en un soporte de muestras de platino y cargarlo en el dispositivo de TGA. Medir la pérdida de peso de 50° C hasta 600 ° C utilizando una velocidad de calentamiento de 5 ° C / min bajo un flujo de nitrógeno (90 ml / min). </li></ol></li></ol> 4. La fabricación de un LTA (Li) -ag / polietilenimina (PEI) Compuesto película depositada para aplicaciones de detección de humedad Nota: El procedimiento de deposición utilizado en este informe ha sido modificada y adaptada de la referencia 18. <ol><li> LTA (Li) Preparación de la suspensión coloidal -ag. <ol><li> Diluir 1 ml de la solución de PEI% 50 en peso comercial a 100 ml con agua desionizada. </li><li> Pesar 250 mg del material luminiscente -ag LTA (Li). </li><li> Mezclar la zeolita y la solución de PEI juntos en un frasco de HDPE de 125 ml y agitar vigorosamente la suspensión. </li><li> Colocar el frasco en un baño sonicador de 40 kHz a temperatura ambiente durante la noche, para obtener una suspensión homogénea. </li><li> Verter la suspensión LTA (Li) -ag / PEI en una botella de spray. </li></ol></li><li> La deposición de una película de LTA (Li) -ag / PEI sobre una placa de cuarzo para prot sensorotype producción. <ol><li> Limpiar una placa de cuarzo de un enjuague con agua desionizada y acetona consecutivamente, antes de la deposición de la película. Secar los platos limpios en un horno a 80 ° C durante 1 hr. </li><li> Pulverizar revestir la placa de cuarzo en un lado, mediante la colocación de la placa de cuarzo en posición horizontal sobre una hoja de papel de aluminio y la pulverización de tres veces (3 seg cada vez) desde una distancia de unos 20 cm. Coloque la placa recubierta en el interior de un horno de secado a 50 ° C durante 30 min. </li><li> Repita el paso 4.2.2 otras 4 veces hasta que la película es uniforme. </li></ol></li><li> La hidratación / deshidratación del prototipo sensor. <ol><li> Coloque la placa de cuarzo revestida en el compartimiento de muestra de una célula de calefacción / vacío de la casa. 5 </li><li> Cerrar la cámara de muestra de la célula mediante la colocación de una placa de cuarzo limpia en combinación con un anillo de goma en la parte superior de la placa recubierta y sellar la célula usando un tapón de teflón y tornillos como se muestra en la Figura 2. </li><li> Aplicar alto vacío, nosing una presión inferior a 10 -3 mbar, durante la noche a la célula con el fin de deshidratar la muestra. </li><li> controlar visualmente los cambios de color de las emisiones (en la región visible) de la película depositada mediante el uso de una lámpara UV. </li><li> Abrir la cámara de muestra para controlar los cambios de color de emisión, en la región visible, tras la rehidratación de la película utilizando una lámpara de UV. </li><li> Repetir el ciclo varias veces a partir de paso 4.3.2 a 4.3.5 para probar la reversibilidad de la película LTA (Li) -ag / PEI. </li></ol></li></ol>

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</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Se produjo un dispositivo simple para demostrar la prueba de concepto del uso de LTA (Li) -Ag como sensor de humedad basado en luminiscencia mediante recubrimiento por pulverización del polvo LTA (Li) -Ag suspendido en una solución de PEI sobre una placa de cuarzo. La solución de PEI produce una capa de polímero con espesor homogéneo cuando el agua se evapora. La capa compuesta de polímero-zeolita muestra propiedades luminiscentes similares a las de la zeolita en forma de polvo. El compuesto de zeolita PEI / LTA (Li) -Ag muestra las propiedades luminiscentes de respuesta al agua esperadas, cuyo color de emisión cambia según las variaciones en el contenido de agua presente en el compuesto a una escala de humedad relativamente baja. 
La sustitución de Na por iones de Li en zeolitas LTA (tasa de cambio calculada del 33%) tiene un impacto notable en el autoensamblaje y la estabilización de los grupos de plata luminiscentes en los andamios LTA (Li), lo que conduce a propiedades ópticas únicas. El EQE de LTA(Li)-Ag en comparación con las muestras de LTA(Na)-Ag se ve reforzado en más de un orden de magnitud. Además, los colores de emisión mostrados por las muestras LTA(Li)-Ag dependen del agua, lo que proporciona una aplicación potencial de las muestras como sensores de humedad basados en luminiscencia. 
Por lo tanto, hemos demostrado un método fácil para fabricar un sensor de humedad luminiscente similar a una película a través del cual los cambios en los niveles de hidratación se pueden monitorear visualmente simplemente usando una lámpara UV. La disponibilidad de las materias primas, la visualización directa de los cambios de color correlacionados con el contenido de humedad, la fotoestabilidad de las películas y la relativa facilidad de fabricación de dispositivos rentables hacen que estos materiales luminiscentes sean candidatos potenciales para competir con los sensores de humedad de última generación basados en respuestas eléctricas. El procedimiento descrito en este informe también podría aplicarse y extenderse a diferentes sustratos, a diferentes micro y macro escalas, para hacer que el sensor sea más flexible. Además, en este protocolo se discutieron varios pasos críticos durante la fabricación de Ag-zeolitas, que juegan un papel importante en la determinación de las propiedades ópticas finales de dichos materiales. Por ejemplo, la limpieza previa del material de zeolita en bruto conduce a la eliminación de impurezas ópticas y químicas, así como a una distribución homogénea del tamaño de los cristales de zeolita. Esto es crucial para la incorporación de zeolitas en dispositivos funcionales. Una limitación de la metodología actual es la restricción del uso de sensores de película delgada más allá de 75 °C. Esto se debe principalmente a la descomposición del polímero PEI, más que a la degradación de las zeolitas LTA(Li)-Ag, que pueden soportar hasta 500 °C. El uso de polímeros resistentes al calor, como el alcohol polivinílico, podría ampliar el rango de temperatura hasta 200 °C. Esperamos que las investigaciones adicionales se dirijan al desarrollo de metodologías para la síntesis de compuestos nanoestructurados de Ag-zeolita con propiedades (multi)funcionales y, finalmente, al diseño de prototipos de sensores avanzados.

Pequeño subnanométricas racimos de plata oligoatomic formadas por autoensamblaje en matrices de zeolita confinados mostrar las propiedades ópticas únicas. 1-5 Tales compuestos de plata en zeolitas tienen una gran química y foto-estabilidad. Sin embargo, sus propiedades de fotoluminiscencia dependen del entorno local de los grupos de plata altamente. Las condiciones ambientales que influyen en las características ópticas en materiales compuestos de plata y de zeolita se pueden dividir en las propiedades intrínsecas y extrínsecas. Las propiedades intrínsecas están relacionados con la topología de la zeolita, el tipo de contra iones de equilibrio, y la carga de plata. 1 Por otro lado, las propiedades extrínsecos están asociadas a los cambios post-sintéticos, tales como la presencia de adsorbatos o moléculas de agua en el zeolita cavidades. 3,4 las últimas propiedades confieren a la plata-zeolita compuestos la capacidad de responder ópticamente a los estímulos externos, tales como variaciones de la humedad dentro de la zeolita andamio 6-8 </sup&gt; o la presencia de gases determinados; por lo tanto, su uso como sensores de vapor de agua y gas ha sugerido 9,10. En un estudio reciente se ha demostrado que la respuesta óptica de Ag-zeolitas a la humedad, no sólo se correlaciona con cambios en la absorción o la extinción de su emisión, sino también a la aparición de diferentes colores de emisión con respecto a su contenido de agua. 5 La estabilización de agrupaciones de plata en parte Li intercambió zeolitas LTA condujeron a la formación de una humedad del material sensible en el cual los cambios en la escala relativa baja humedad se refleja en un cambio de color dinámico de un azul de emisión verde / amarillo en muestras deshidratadas e hidratadas, respectivamente . Por lo tanto se propuso el uso de estos materiales como sensores de humedad basados ​​en la luminiscencia. Hasta la fecha, se han propuesto diferentes tipos de materiales tales como electrolitos, cerámicas, polímeros y materiales compuestos nanoestructurados para vigilar los cambios en la humedad bAISD en las respuestas eléctricas y ópticas. 11,12 En este protocolo detallado nuestro objetivo es mostrar una prueba de concepto para la aplicación de las zeolitas LTA (Li) -ag como sensores de humedad y para la evolución futura de prototipo. Debido a la versatilidad de LTA zeolitas (Li) -ag a ser incorporados en diferentes sustratos, su potencial de escalabilidad y fabricación rentable, el diseño del prototipo podría facilitarse. 13 Tales sensores podrían tener una aplicación potencial en diferentes sectores industriales, como en la agricultura, así como la industria del automóvil y el papel. 14

<table><tbody><tr><td>LTA(Na) zeolita</td><td>UOP</td><td>Molsiv adsorbente 4A</td> Nitrato de <td></td></tr><tr><td>plata</td><td>Sigma Aldrich</td><td>209139</td><td>&ge; 99.0%</td></tr><tr><td>Nitrato de litio</td><td>Sigma Aldrich</td><td>62574</td><td>&ge; 99.0%, calc. en sustancias secas</td></tr><tr><td>Solución de polietileno</td><td>Sigma Aldrich</td><td>3880</td><td>~50% H2O</td></tr><tr><td>Microscopio electrónico de barrido (SEM)</td><td>JEOL</td><td>JSM-6010LV</td><td></td></tr><tr><td>Analizador termogravimétrico</td><td>TA instruments</td><td>Q500</td><td></td></tr><tr><td>Espectrofluorímetro</td><td>Edinburgh instruments</td><td>FLS980-s</td><td></td></tr><tr><td>Esfera integradora</td><td>Labsphere</td><td>4P-GPS-033-SL</td><td></td></tr></tbody></table>

compuestos nanoestructurados ag-zeolita como sensores de humedad basados ​​en luminiscencia

Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

Pequeños cúmulos de plata confinados dentro de matrices de zeolita han surgido recientemente como un nuevo tipo de materiales altamente luminiscentes. Su emisión tiene una alta eficiencia cuántica externa (EQE) y abarca todo el espectro visible. Recientemente se ha informado que la luminiscencia excitada por UV de las zeolitas de sodio Linde tipo A parcialmente intercambiadas con Li [LTA (Na)] que contienen clústeres de plata luminiscente se puede controlar ajustando el contenido de agua de la zeolita. Estas muestras mostraron un cambio dinámico en su color de emisión de azul a verde y amarillo al aumentar el nivel de hidratación de la zeolita, mostrando el gran potencial que estos materiales pueden tener como sensores de humedad basados en luminiscencia a escala macro y micro. Aquí, describimos el procedimiento detallado para fabricar un prototipo de sensor de humedad utilizando compuestos de zeolita intercambiados con plata. El sensor se produce suspendiendo las Ag-zeolitas luminiscentes en una solución acuosa de polietilenimina (PEI) para depositar posteriormente una película del material sobre una placa de cuarzo. La placa recubierta se somete a varios ciclos de hidratación/deshidratación para mostrar la funcionalidad de la película de detección.

micrografías SEM de la zeolita LTA-Ag se registraron después de la etapa de intercambio de cationes y de tratamiento térmico. Posteriormente, la fotoluminiscencia de dos dimensiones (2D) de excitación / emisión parcelas se midieron tanto para el LTA hidratado (Na) -ag y LTA (Li) zeolitas -ag (Figura 1). El análisis elemental se realizó por XPS en la Ag intercambió zeolitas para determinar su composición química. El análisis muestra que el intercambio de plata en LTA (Na) y LTA zeolitas (Li) es muy estrecha con un porcentaje en peso de plata del 19,6% en peso y 21,5% en peso, respectivamente. La diferencia en porcentaje de peso podría atribuirse al peso atómico inferior de átomos de Li. Además, el análisis elemental mostró también que después del intercambio Li se sustituye 33% de Na. El intercambio de cationes y la posterior etapa de tratamiento térmico realizado en las muestras no parecen afectar a la estructura de los cristales de LTA, como se demostró por SEM. Por otra parte, la formación de plata más grande nanoparticles en la superficie de los cristales de zeolita no se visualizó. Las propiedades luminiscentes difieren en gran medida entre tanto la LTA (Li) y las muestras -ag LTA (Na) -ag en su estado hidratado. Mediante la incorporación de litio en el entramado de la zeolita como un catión de equilibrado, un cambio azul en el máximo de excitación se produce a partir de 370 nm a 260 nm, para LTA (Na) -ag y LTA (Li) -ag, respectivamente. En contraste, el máximo de emisión se somete a un pequeño desplazamiento hacia el rojo 550-565 nm mediante la adición de Li en el sistema. La mayor diferencia entre estas muestras se observa en sus eficiencias cuánticas externos (EQE). LTA (Na) zeolitas -ag poseen un EQE de alrededor de 4% en su máximo de excitación (370 nm), mientras que el EQE para LTA (Li) zeolitas -ag alcanza 62% (cuando se excita a 260 nm). Esto da como resultado un polvo de color amarillo brillante de emisión bajo 254 nm UV iluminación. Las propiedades luminiscentes de la muestra LTA (Li) -ag también dependen del contenido de agua de lasistema. Esto se demostró por una combinación de TGA y de temperatura dependiente de experimentos de luminiscencia, TGA se correlaciona la temperatura a nivel de hidratación de la zeolita. Además, la temperatura era indirectamente relacionada con el color de emisión que muestra el LTA muestra (Li) -ag mediante el uso de una célula de la calefacción de la casa (Figura 2). Los cambios de color amarillo emisión de más de verde a azul, al retirar el agua del sistema de LTA (Li) -ag. El EQE cae constantemente, pasando de 62% (estado hidratado) al 21% (estado deshidratado). Debido a la comportamiento sensible de agua de LTA (Li) -ag, se utilizó este material para fabricar un prototipo de sensor de humedad basado luminiscencia suspendiendo el polvo en una solución de PEI y, posteriormente, revistiendo por pulverización el material compuesto sobre una placa de cuarzo. Fotografías (bajo la luz del día y la iluminación UV) micrografías de SEM y de la película LTA (Li) -ag / PEI recubierto por pulverización se muestran en la Figura 3. Hemos observado que por USI<html> ng se obtuvo este procedimiento de recubrimiento, una capa relativamente homogénea del compuesto de polímero-zeolita en términos de luminiscencia. La micrografía SEM muestra que los cristales de zeolita no son alteradas por el procedimiento de recubrimiento. Mediante el uso de una célula en la casa de calefacción / de vacío era también demostró que la película de polímero-zeolita conserva las propiedades sensibles a agua que se observaron en la zeolita en forma de polvo. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54674/54674fig1.jpg" /> Figura 1: Las imágenes SEM y las propiedades luminiscentes de plata intercambiaron zeolitas LTA micrografías SEM y parcelas de excitación-emisión 2D de LTA (Na) -ag (a, b) y LTA (Li) -ag (c, d).. Las inserciones en las parcelas de excitación-emisión 2D muestran los colores de emisión simuladas de las muestras con diferentes longitudes de onda de excitación (254, 300, 366 y 450 nm).<html> OAD / 54674 / 54674fig1large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/54674/54674fig2.jpg" /> Figura 2: Efecto del nivel de hidratación de las propiedades luminiscentes de LTA (Li) -ag. a) Representación esquemática de la celda de calentamiento / vacío de la casa empleada en este estudio b) parcela TGA para el LTA (Li) -ag muestra c) los espectros de emisión normalizada (a 260 nm de excitación) de la LTA (Li).. - muestra de Ag medido a diferentes temperaturas. d) Esquema que muestra el cambio de color de las emisiones de muestras reales con respecto al contenido de agua. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54674/54674fig2large.jpg" target="_blank">por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> ftp_upload / 54674 / 54674fig3.jpg &quot;/&gt; Figura 3: sensor de humedad luminiscentes basados en una combinación de LTA (Li) -ag / PEI. a) Las fotografías de la placa recubierta con iluminación de la luz del día. (B, c) Imágenes de la placa de deshidratado e hidratada recubierto bajo irradiación de luz UV 254 nm, respectivamente. D) Micrografía SEM de la película depositada que muestra la distribución de LTA (Li) cristales -ag en la superficie de cuarzo. El recuadro muestra una ampliación de una zona seleccionada de la micrografía SEM originales. E) de emisión máximos de la hidratado y deshidratado PEI / LTA (Li) -ag compuesto zeolita, durante 10 hidratación / deshidratación ciclos utilizando 260 nm como longitud de onda de excitación. F) parcela mostrando la emisión de perfiles máximos comportamiento de la PEI / LTA (Li) -ag compuesto de zeolita después de 10 ciclos de hidratación / deshidratación. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54674/54674fig3large.jpg" target="_blank">por favor, haga clic aquí para VI</a>ew una versión más grande de esta figura.

En este informe se describe un protocolo para la síntesis de compuestos de Ag-zeolita luminiscentes sensibles a la humedad.

Compuestos nanoestructurados Ag-zeolita como sensores de humedad basados ​​en luminiscencia

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high ...

El objetivo general de este protocolo es mostrar la prueba de concepto de un sensor de humedad basado en un compuesto polimérico de zeolita de plata elaborado mediante recubrimiento por pulverización. Este video puede ayudar a resolver algunos problemas en el campo de la ciencia de materiales, como la falta de sensores de humedad con respuesta directa; por lo tanto, proponemos un sensor de humedad basado en compuestos poliméricos de zeolita. La principal ventaja de esta técnica es que representa una forma sencilla y rentable de producir un sensor de humedad, que puede reutilizarse múltiples veces.El procedimiento será demostrado por Bjorn Dieu, un técnico de nuestro grupo. Para comenzar este procedimiento, pretrate los materiales de zeolita según se describe en el protocolo escrito. Luego disuelva 13.76 gramos de nitrato de litio en dos litros de agua desionizada.Vierta 0,5 litros de esta solución de nitrato de litio en un frasco de polietileno de alta densidad de un litro. Añada tres gramos de la zeolita tipo A de Linde con sodio pretratada. Luego agite el frasco durante toda la noche a temperatura ambiente utilizando un horno agitador de extremo a extremo.Una vez finalizada la agitación, filtre la suspensión utilizando un embudo de Buchner. Lave el polvo recuperado tres veces con agua desionizada. A continuación, mezcle el polvo con 0,5 litros de una solución fresca de nitrato de litio en un frasco limpio de HDPE de un litro.Agite, filtre y lave como antes. Repita este proceso cuatro veces adicionales. A continuación, caliente el polvo de zeolita recuperado en una estufa mufla durante la noche a 450 grados Celsius.Utilice una rampa de temperatura de cinco grados celsius por minuto con intervalos de una hora a 80 grados celsius y 110 grados celsius. Una vez finalizado el calentamiento, use 200 mililitros de agua desionizada para disolver 74,8 miligramos de nitrato de plata en un frasco de HDPE de 250 mililitros. Añada un gramo del zeolito LTA con intercambio parcial de litio.Luego, agite la solución durante la noche a temperatura ambiente en un horno agitador de extremo a extremo. Una vez finalizada la agitación, filtre la suspensión utilizando un embudo de Buchner. Lave el polvo de zeolita recuperado tres veces con agua desionizada.Luego, trate térmicamente el polvo en un horno mufla durante toda la noche a 450 grados Celsius. Utilice una rampa de temperatura ascendente de cinco grados Celsius por minuto con intervalos de una hora a 80 grados Celsius y 110 grados Celsius. Una vez completado el calentamiento, utilice un desecador que contenga una solución saturada de sulfato de potasio para enfriar la muestra bajo condiciones controladas de humedad.Realice el análisis espectroscópico y termogravimétrico según se detalla en el protocolo del texto. En un matraz aforado, diluya un mililitro de solución comercial de polietilenimina al 50 % en peso hasta 100 mililitros utilizando agua desionizada. Mezcle la solución de PEI con 250 miligramos de material de zeolita tratado en un frasco de HDPE de 125 mililitros.Agite vigorosamente la suspensión. Luego vierta la suspensión en una botella pulverizadora. Limpie una placa de cuarzo enjuagándola sucesivamente con agua desionizada y acetona.Luego, seque la placa en una estufa durante una hora a 80 grados celsius. Una vez completado el secado, coloque la placa de cuarzo horizontalmente sobre una hoja limpia de papel de aluminio. A continuación, recubra un lado rociando tres veces durante tres segundos cada vez, desde una distancia de 10 centímetros.Seque la placa recubierta en una estufa durante 30 minutos a 50 grados celsius. Repita el proceso de recubrimiento por aspersión y secado otras cuatro veces hasta que la película sea uniforme. Asegúrese de que la capa sea homogénea y uniforme.A continuación, coloque la placa de cuarzo recubierta en el compartimento de muestra de una celda de vacío con calentamiento casera. Cierre la cámara de muestra de la celda colocando un anillo de goma y una placa de cuarzo limpia encima de la placa recubierta. Luego, selle la celda utilizando un tapón de teflón y tornillos.Deshidrate la muestra aplicando un vacío alto durante la noche utilizando una presión de 10 a la menos tres milibares. Mediante una lámpara UV, supervise visualmente los cambios de color de emisión de la película. A continuación, abra la cámara de la muestra.Utilice la lámpara UV para monitorear los cambios en el color de emisión visible durante la rehidratación de la película. Pruebe la reversibilidad de la película repitiendo el proceso de deshidratación y rehidratación, monitoreando los cambios con la lámpara UV cada vez. En este estudio, se fabrica un sensor de humedad luminiscente utilizando zeolitas de tipo A de Linde sódicas con intercambio parcial de litio.Las propiedades luminiscentes dependen del contenido de agua del sistema. A medida que se elimina agua del sistema, el color de emisión cambia de amarillo a verde y luego a azul. Aquí se muestran los resultados representativos del análisis termogravimétrico y de los experimentos de luminiscencia dependientes de la temperatura.El análisis de ATG correlaciona la temperatura con el nivel de hidratación del zeolita. Mientras que la temperatura parece estar directamente relacionada con el color de emisión. Conjuntamente, estos resultados confirman que las propiedades luminiscentes de los sensores dependen del contenido de agua del sistema.Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo producir un sensor de humedad basado en compuestos poliméricos de zeolita de plata. No olvide que trabajar con zeolitas puede ser peligroso y que siempre se deben tomar precauciones, como usar una mascarilla contra polvo, durante la realización de este procedimiento.

nanostructured-ag-zeolite-composites-as-luminescence-based-humidity

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