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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 18/2018

20.07.2018

Graphene oxide based free-standing films for humidity and hydrogen peroxide sensing

verfasst von: Pranay Ranjan, Punam Tiwary, Amit K. Chakraborty, R. Mahapatra, Ajay D. Thakur

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 18/2018

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Abstract

We have synthesized free-standing films of graphene oxide (GO), reduced graphene oxide (rGO) and graphene oxide-manganese oxide composite (GMC) for humidity and hydrogen peroxide sensing applications. Structural and morphological characterizations of these free-standing films were performed using X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM). The presence of anionic sites in the form of oxygen functional groups (OFGs) at the surface of GO along with its hydrophilic nature makes GO a unique candidate as a suitable material for humidity and hydrogen peroxide sensing. In contrast, rGO has a relatively lower fraction of OFGs, higher electrical conductivity and hydrophobicity compared to GO. We estimate the response time, recovery time and stability of free-standing films over multiple sensing-degassing cycles of the as chemically prepared GO, rGO and GMC films for humidity sensing. We observed a dramatic improvement in both the response and recovery times for rGO and GMC films compared to GO film at relatively low humidity, while at higher humidity percentages, rGO film has the best response and recovery times compared to GMC and GO films. Regarding stability, GO was found to be more stable over multiple sensing cycles compared to rGO and GMC at high humidity values. In addition to this, we observed that the addition of metal oxide to GO makes GMC film more selective for hydrogen peroxide sensing in comparison to GO and rGO film at a lower concentration.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat D. Zhang, N. Yin, C. Jiang, B. Xia, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 28, 2763 (2017)CrossRef D. Zhang, N. Yin, C. Jiang, B. Xia, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 28, 2763 (2017)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat G. Hassan, J. Bae, C.H. Lee, A. Hassan, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 29, 5806 (2018)CrossRef G. Hassan, J. Bae, C.H. Lee, A. Hassan, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 29, 5806 (2018)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat S. Sakai, T. Satow, K. Imakawa, K. Nagaoka, Anim. Sci. J. 81, 694 (2010)CrossRef S. Sakai, T. Satow, K. Imakawa, K. Nagaoka, Anim. Sci. J. 81, 694 (2010)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Y. Yao, X. Chen, H. Guo, Z. Wu, X. Li, Sens. Actuators B 161, 1053 (2012)CrossRef Y. Yao, X. Chen, H. Guo, Z. Wu, X. Li, Sens. Actuators B 161, 1053 (2012)CrossRef
6.
7.
Zurück zum Zitat H. Peroxide, G. Information, ATSDR 22, 1 (2004) H. Peroxide, G. Information, ATSDR 22, 1 (2004)
10.
Zurück zum Zitat C. Zhao, H. Zhang, J. Zheng, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 28, 14369 (2017)CrossRef C. Zhao, H. Zhang, J. Zheng, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 28, 14369 (2017)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat N. Kannadasan, N. Shanmugam, K. Sathishkumar, S. Cholan, R. Poonguzhali, G. Viruthagiri, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 25, 5137 (2014)CrossRef N. Kannadasan, N. Shanmugam, K. Sathishkumar, S. Cholan, R. Poonguzhali, G. Viruthagiri, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 25, 5137 (2014)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat A. Din, S.B. Khan, M.I. Khan, S.A. Bin Asif, M.A. Khan, S. Gul, K. Akhtar, A.M. Asiri, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 28, 1092 (2017)CrossRef A. Din, S.B. Khan, M.I. Khan, S.A. Bin Asif, M.A. Khan, S. Gul, K. Akhtar, A.M. Asiri, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 28, 1092 (2017)CrossRef
13.
14.
15.
16.
Zurück zum Zitat G. Eranna, B.C. Joshi, D.P. Runthala, R.P. Gupta, Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 29, 111 (2004)CrossRef G. Eranna, B.C. Joshi, D.P. Runthala, R.P. Gupta, Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 29, 111 (2004)CrossRef
18.
20.
Zurück zum Zitat P. Hashemi, H. Bagheri, A. Afkhami, Y.H. Ardakani, T. Madrakian, Anal. Chim. Acta 996, 10 (2017)CrossRef P. Hashemi, H. Bagheri, A. Afkhami, Y.H. Ardakani, T. Madrakian, Anal. Chim. Acta 996, 10 (2017)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat H. Bagheri, E. Ranjbari, M. Amiri-Aref, A. Hajian, Y.H. Ardakani, S. Amidi, Biosens. Bioelectron. 85, 814 (2016)CrossRef H. Bagheri, E. Ranjbari, M. Amiri-Aref, A. Hajian, Y.H. Ardakani, S. Amidi, Biosens. Bioelectron. 85, 814 (2016)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat H. Bagheri, A. Afkhami, H. Khoshsafar, M. Rezaei, S.J. Sabounchei, M. Sarlakifar, Anal. Chim. Acta 870, 56 (2015)CrossRef H. Bagheri, A. Afkhami, H. Khoshsafar, M. Rezaei, S.J. Sabounchei, M. Sarlakifar, Anal. Chim. Acta 870, 56 (2015)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat H. Bagheri, A. Afkhami, P. Hashemi, M. Ghanei, RSC Adv. 5, 21659 (2015)CrossRef H. Bagheri, A. Afkhami, P. Hashemi, M. Ghanei, RSC Adv. 5, 21659 (2015)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat S.S. Varghese, S. Lonkar, K.K. Singh, S. Swaminathan, A. Abdala, Sens. Actuators B 218, 160 (2015)CrossRef S.S. Varghese, S. Lonkar, K.K. Singh, S. Swaminathan, A. Abdala, Sens. Actuators B 218, 160 (2015)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat S. Prezioso, F. Perrozzi, L. Giancaterini, C. Cantalini, E. Treossi, V. Palermo, M. Nardone, S. Santucci, L. Ottaviano, J. Phys. Chem. C 117, 10683 (2013)CrossRef S. Prezioso, F. Perrozzi, L. Giancaterini, C. Cantalini, E. Treossi, V. Palermo, M. Nardone, S. Santucci, L. Ottaviano, J. Phys. Chem. C 117, 10683 (2013)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat M.L. Yola, V.K. Gupta, T. Eren, A.E. Şen, N. Atar, Electrochim. Acta 120, 204 (2014)CrossRef M.L. Yola, V.K. Gupta, T. Eren, A.E. Şen, N. Atar, Electrochim. Acta 120, 204 (2014)CrossRef
28.
29.
Zurück zum Zitat M.L. Yola, T. Eren, N. Atar, H. Saral, I. Ermiş, Electroanalysis 28, 570 (2016)CrossRef M.L. Yola, T. Eren, N. Atar, H. Saral, I. Ermiş, Electroanalysis 28, 570 (2016)CrossRef
30.
31.
Zurück zum Zitat M.L. Yola, N. Atar, Z. Üstündaǧ, A.O. Solak, J. Electroanal. Chem. 698, 9 (2013)CrossRef M.L. Yola, N. Atar, Z. Üstündaǧ, A.O. Solak, J. Electroanal. Chem. 698, 9 (2013)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat M.L. Yola, N. Atar, T. Eren, H. Karimi-Maleh, S. Wang, RSC Adv. 5, 72590 (2015)CrossRef M.L. Yola, N. Atar, T. Eren, H. Karimi-Maleh, S. Wang, RSC Adv. 5, 72590 (2015)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat ÖA. Yokuş, F. Kardaş, O. Akyildirim, T. Eren, N. Atar, M.L. Yola, Sens. Actuators B 233, 47 (2016)CrossRef ÖA. Yokuş, F. Kardaş, O. Akyildirim, T. Eren, N. Atar, M.L. Yola, Sens. Actuators B 233, 47 (2016)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat V.K. Gupta, M.L. Yola, M.S. Qureshi, A.O. Solak, N. Atar, Z. Üstündaǧ, Sens. Actuators B 188, 1201 (2013)CrossRef V.K. Gupta, M.L. Yola, M.S. Qureshi, A.O. Solak, N. Atar, Z. Üstündaǧ, Sens. Actuators B 188, 1201 (2013)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat V.K. Gupta, M.L. Yola, N. Atar, Z. Ustundagì, A.O. Solak, Electrochim. Acta 112, 541 (2013)CrossRef V.K. Gupta, M.L. Yola, N. Atar, Z. Ustundagì, A.O. Solak, Electrochim. Acta 112, 541 (2013)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat S. Elçin, M.L. Yola, T. Eren, B. Girgin, N. Atar, Electroanalysis 28, 611 (2016)CrossRef S. Elçin, M.L. Yola, T. Eren, B. Girgin, N. Atar, Electroanalysis 28, 611 (2016)CrossRef
37.
38.
Zurück zum Zitat N. Atar, T. Eren, B. Demirdögen, M.L. Yola, M.O. Çağlayan, Ionics (Kiel). 21, 2285 (2015)CrossRef N. Atar, T. Eren, B. Demirdögen, M.L. Yola, M.O. Çağlayan, Ionics (Kiel). 21, 2285 (2015)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat H. Zeinali, H. Bagheri, Z. Monsef-Khoshhesab, H. Khoshsafar, A. Hajian, Mater. Sci. Eng. C 71, 386 (2017)CrossRef H. Zeinali, H. Bagheri, Z. Monsef-Khoshhesab, H. Khoshsafar, A. Hajian, Mater. Sci. Eng. C 71, 386 (2017)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat S. Gupta Chatterjee, S. Chatterjee, A.K. Ray, A.K. Chakraborty, Sens. Actuators B 221, 1170 (2015)CrossRef S. Gupta Chatterjee, S. Chatterjee, A.K. Ray, A.K. Chakraborty, Sens. Actuators B 221, 1170 (2015)CrossRef
41.
43.
Zurück zum Zitat S. Borini, R. White, D. Wei, M. Astley, S. Haque, E. Spigone, N. Harris, J. Kivioja, T. Ryhänen, ACS Nano 7, 11166 (2013)CrossRef S. Borini, R. White, D. Wei, M. Astley, S. Haque, E. Spigone, N. Harris, J. Kivioja, T. Ryhänen, ACS Nano 7, 11166 (2013)CrossRef
44.
45.
46.
47.
Zurück zum Zitat D.C.C. Marcano, D.V.V. Kosynkin, J.M.M. Berlin, A. Sinitskii, Z.Z.Z. Sun, A. Slesarev, L.B.B. Alemany, W. Lu, J.M.M. Tour, ACS Nano 4, 4806 (2010)CrossRef D.C.C. Marcano, D.V.V. Kosynkin, J.M.M. Berlin, A. Sinitskii, Z.Z.Z. Sun, A. Slesarev, L.B.B. Alemany, W. Lu, J.M.M. Tour, ACS Nano 4, 4806 (2010)CrossRef
48.
49.
Zurück zum Zitat Y. Zhang, S. Zhu, X. Hao, C. Liu, Z. Wen, Ceram. Int. 40, 13381 (2014)CrossRef Y. Zhang, S. Zhu, X. Hao, C. Liu, Z. Wen, Ceram. Int. 40, 13381 (2014)CrossRef
50.
Zurück zum Zitat J. Hao, Y. Zhong, Y. Liao, D. Shu, Z. Kang, X. Zou, C. He, S. Guo, Electrochim. Acta 167, 412 (2015)CrossRef J. Hao, Y. Zhong, Y. Liao, D. Shu, Z. Kang, X. Zou, C. He, S. Guo, Electrochim. Acta 167, 412 (2015)CrossRef
51.
Zurück zum Zitat G. Han, Y. Liu, L. Zhang, E. Kan, S. Zhang, J. Tang, W. Tang, Sci. Rep. 4, 1 (2014) G. Han, Y. Liu, L. Zhang, E. Kan, S. Zhang, J. Tang, W. Tang, Sci. Rep. 4, 1 (2014)
52.
Zurück zum Zitat K. Krishnamoorthy, M. Veerapandian, K. Yun, S.J. Kim, Carbon N. Y. 53, 38 (2013)CrossRef K. Krishnamoorthy, M. Veerapandian, K. Yun, S.J. Kim, Carbon N. Y. 53, 38 (2013)CrossRef
53.
Zurück zum Zitat G. Huang, W. Kang, Q. Geng, B. Xing, Q. Liu, J. Jia, C. Zhang, Nanomaterials 8, 215 (2018)CrossRef G. Huang, W. Kang, Q. Geng, B. Xing, Q. Liu, J. Jia, C. Zhang, Nanomaterials 8, 215 (2018)CrossRef
54.
55.
Zurück zum Zitat Y. Tai, T.K. Bera, G. Lubineau, Z. Yang, J. Mater. Chem. C 5, 3848 (2017)CrossRef Y. Tai, T.K. Bera, G. Lubineau, Z. Yang, J. Mater. Chem. C 5, 3848 (2017)CrossRef
57.
58.
60.
Zurück zum Zitat M. Hedden, N. Francis, J.T. Haraldsen, T. Ahmed, C. Constantin, Nanoscale Res. Lett. 10, 292 (2015)CrossRef M. Hedden, N. Francis, J.T. Haraldsen, T. Ahmed, C. Constantin, Nanoscale Res. Lett. 10, 292 (2015)CrossRef
62.
Zurück zum Zitat Y.N. Lee, R.M. Lago, J. Luis, G. Fierro, J. González, Appl. Catal. A 215, 245 (2001)CrossRef Y.N. Lee, R.M. Lago, J. Luis, G. Fierro, J. González, Appl. Catal. A 215, 245 (2001)CrossRef
63.
Zurück zum Zitat J.-H. Lee, A. Katoch, S.-W. Choi, J.-H. Kim, H.W. Kim, ACS Appl. Mater. Interfaces 7(5), 3101 (2015)CrossRef J.-H. Lee, A. Katoch, S.-W. Choi, J.-H. Kim, H.W. Kim, ACS Appl. Mater. Interfaces 7(5), 3101 (2015)CrossRef
64.
Zurück zum Zitat S. Mao, S. Cui, G. Lu, K. Yu, Z. Wen, J. Chen, J. Mater. Chem. 22, 11009 (2012)CrossRef S. Mao, S. Cui, G. Lu, K. Yu, Z. Wen, J. Chen, J. Mater. Chem. 22, 11009 (2012)CrossRef
Metadaten
Titel
Graphene oxide based free-standing films for humidity and hydrogen peroxide sensing
verfasst von
Pranay Ranjan
Punam Tiwary
Amit K. Chakraborty
R. Mahapatra
Ajay D. Thakur
Publikationsdatum
20.07.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 18/2018
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-018-9680-1

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