Graphene oxide/polyaniline-based microwave split-ring resonator: A versatile platform towards ammonia sensing

聚苯胺 石墨烯 材料科学 氧化物 氨气 相对湿度 微波食品加热 纳米技术 聚合 化学 聚合物 复合材料 计算机科学 电信 有机化学 冶金 物理 热力学
作者
Aida Javadian‐Saraf,Ehsan Hosseini,Benjamin D. Wiltshire,Mohammad H. Zarifi,Mohammad Arjmand
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:418: 126283-126283 被引量:44
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2021.126283
摘要

Ammonia gas sensors have always received significant attention as robust platforms for emission control, food safety, and monitoring human exhaled breath for the early diagnosis of diseases such as dysfunction of the kidney and liver. This study explores the development of a microwave-based split-ring resonator (SRR) sensor with enhanced sensitivity to detect ammonia gas at low concentrations. The sensor is based on a nanocomposite fabricated by incorporating 10 wt% of graphene oxide (GO) into polyaniline (PANI) via the in-situ polymerization of aniline monomers over the surface of the GO sheets. The addition of GO to PANI results in a high sensitivity of 0.038 dB ppm−1 for low concentrations (1–25 ppm) and 0.0045 dB ppm−1 for high concentrations (> 25 ppm) of ammonia gas, in a 150–400 s time interval at room temperature. The prepared sensor can selectively sense ammonia gas in the presence of other higher concentrations of hazardous gases and a wide range of relative humidity levels (15–90%). The response signal is repeatable after 30 days with less than 0.32% deviation. The developed low-cost and robust sensor has the potential to monitor ammonia gas in various applications, including medical, environmental, food, and agricultural sectors.
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