Исследование физико-химического механизма и создание математической модели для приборов типа "электронный нос", основанных на временном разделении хемосорбционных и электрофизических процессов

Хранение и переработка техногенных отходов связаны с образованием токсичных веществ, таких, как сероводород и угарный газ, однако важная проблема экологического мониторинга токсичных газов до сих пор остается нерешенной. Существующие в настоящее время газоанализаторы можно условно разделить на две большие группы: дорогие и высокоселективные приборы (масс-спектрометры, хромато-масс-спектрометры) и дешевые и компактные приборы на основе химических сенсоров, не обладающие в настоящее время достаточно высокой чувствительностью и селективностью. Увеличение же количества химических сенсоров в таком приборе («электронном носе») может увеличить его селективность, но приводит к резкому снижению стабильности. Целью настоящего проекта является исследование механизмов физико-химических процессов, протекающих на поверхности катализатора, включающего в качестве носителя нанодисперсные полупроводниковые оксиды металлов и кластеры металлов платиновой группы при периодическом и быстром изменении температуры катализатора от высокой температуры, приводящей к образованию окисленной формы металлов до низкой температуры, при которой возможно селективное протекание химической реакции окисления целевых компонентов газовой смеси. Использование такого периодического процесса должно позволить создать новые газочувствительные приборы на основе полупроводниковых газовых сенсоров, в которых за счет разделения во времени процессов окисления кластеров катализатора и процессов селективного окисления целевых газов и электрофизической регистрации будет существенно улучшена селективность и снижен порог детектирования целевых газов-загрязнителей (сероводорода, CO). Понимание закономерностей протекания такого периодического процесса позволит построить его математическую модель и соответствующие компьютерные алгоритмы обработки многомерной информации. Для решения поставленной задачи требуется проведение междисциплинарных исследований с участием химиков-материаловедов и каталитиков, специалистов в области кинетики гетерогенных химических реакций, физиков и математиков. Решение этой задачи позволит создать новое поколение газоаналитических приборов, сочетающих высокую чувствительность и селективность анализа с простотой эксплуатации, компактностью и дешевизной.