ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПРОГНОЗА И РЕГУЛЯЦИИ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ КОМПОЗИТНЫХ ПОКРЫТИЙ ПЬЕЗОКВАРЦЕВЫХ СЕНСОРОВ

В настоящее время бурно развивается направление синтеза и применения новых соединений в качестве сорбентов, в том числе при создании сенсоров. Для обеспечения высоких эксплуатационных характеристик в сочетании с чувствительностью и селективностью используют различные походы для создания композитных покрытий сенсоров. Изучение сорбционных процессов лежит в основе создания и разработки аналитического применения газовых сенсорных систем, в том числе на основе пьезокварцевых резонаторов. При разработке новых покрытий для дальнейшего успешного их аналитического применения актуальным является создание модели или теории прогноза их сорбционных свойств. Поэтому работа посвящена оценке возможности прогнозирования сорбционных свойств композитных покрытий пьезокварцевых сенсоров на основе сорбентов различной природы. В качестве сорбентов для формирования сорбционных пленок и композитных покрытий (в соотношении 1:1 по массе, обозначение (сорбент1+сорбент2)) на поверхности электродов пьезокварцевых резонаторов (ПКР) с базовой частотой колебания 14,0 МГ ц использовали вещества различной природы (хитозан, 18-краун-6, аморфный оксид кремния, ланолин, дигидрокверцетин, углеродные нанотрубки, концентрат мицеллярного казеина (КМК)). Исследование сорбции соединений на индивидуальных и композитных покрытиях сенсоров проводили в статическом режиме на приборе «МАГ-8». В качестве сорбционных свойств покрытий рассчитывали характеристики, отражающие эффективность (удельная массовая чувствительность) и кинетику (коэффициент десорбции, скорость сорбции) сорбции веществ. Для прогнозирования сорбционных свойств покрытий применяли метод проекций на латентные структуры. В результате исследований подтверждено ранее установленное влияние степени дисперсности сорбента на массовую чувствительность микровзвешивания паров веществ — с увеличением размера частиц удельная массовая чувствительность возрастает. Показано, что наблюдается увеличение удельной массовой чувствительности микровзвешивания паров веществ композитными покрытиями (КМК+стабилизирующий сорбент) при увеличении сродства стабилизирующего сорбента к парам воды. При этом с увеличением длины углеводородного радикала на С₂Н₅— в гомологических рядах карбоновых кислот и спиртов скорость возрастания удельной массовой чувствительности микровзвешивания увеличивается на порядок. Также с ростом полярности сорбируемых соединений скорость сорбции возрастает на всех композитных покрытиях (КМК+стабилизирующий сорбент). Установлено, что удельная массовая чувствительность микровзвешивания паров веществ на композитных покрытиях на основе хитозана увеличивается для паров летучих соединений с небольшим углеводородным радикалом при увеличении сродства сорбента к воде. Также с ростом полярности молекул сорбатов скорость сорбции на всех композитных покрытиях на основе хитозана уменьшается, что согласуется с изменением скорости сорбции на его индивидуальной пленке. Предложен подход для оценки сорбционных характеристик композитных покрытий на основе рассмотренных типов сорбентов с определением коэффициентов методом регрессии на латентные структуры с погрешностью 5%. Рассмотренные тенденции в изменении сорбционных свойств покрытий в зависимости от различных факторов возможно использовать при создании композитных покрытий газовых пьезосенсоров с заданными сорбционными свойствами.