Development and integration of a hierarchical Pd/WO3 acetone-sensing device for real-time exhaled breath monitoring with disposable face mask

气体分析呼吸 丙酮 计算机科学 检出限 工艺工程 纳米技术 化学 材料科学 色谱法 工程类 有机化学
作者
Arpit Verma,B. C. Yadav
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier]
卷期号:463: 132872-132872 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2023.132872
摘要

This study introduces an inventive acetone-sensing device seamlessly integrated into a disposable face mask, enabling real-time continuous breath monitoring. The sensor demonstrates exceptional sensitivity, registering a response of 8.22 at 1 ppm and an impressive sensor response of 57.33 at 100 ppm of acetone concentration. Particularly noteworthy is the remarkable lower limit of detection (LOD) of 0.076 ppm within the concentration range of 0.1–0.8 ppm, underscored by a robust R2 value of 0.994. To validate practicality, the Pd/WO3 sensor was fabricated onto cellulose paper and utilized for real-time breath analysis, yielding a substantial sensor response of 1.70 at 8 vol% (equivalent to a single exhale breath volume). The unique design incorporates a built-in disposable face mask, facilitating dependable and convenient real-time breath analysis. Additionally, this research explores the profound impact of introducing acetone and Pd atoms on the energy levels and dipole moments. The species elucidated through density functional theory (DFT) investigations encompassing WO3, WO3-acetone, Pd-WO3, and Pd-WO3-acetone species. This work presents an innovative and cost-effective approach for developing a portable, non-invasive, and highly sensitive acetone-sensing device, effectively integrated into a disposable face mask for real-time breath analysis. This pioneering technology holds immense potential for various applications in healthcare and beyond.
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