DFT study of adsorption of picric acid molecule on the surface of single-walled ZnO nanotube; as potential new chemical sensor

Farmanzadeh, Davood; Tabari, Leila

doi:10.1016/j.apsusc.2014.11.061

Cited by 21 publications

(14 citation statements)

References 82 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…On the basis of Frontier molecular orbital studies, it has been shown that the adsorption of the picric acid molecules on the surface of ZnO lowers the energy gap between the highest occupied molecular orbital (HOMO) and the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO), resulting in the alteration of the electronic states and hence the charge transfer and conductance of the ZnO nanomaterials, as stated earlier in Section 3.1 [ 14 , 45 ]. Picric acid molecules with electron donor hydroxy (–OH) and electron withdrawing nitro (–NO 2 ) groups are adsorbed on the surface of the ZnO nanopeanuts through weak van der Waal interactions, where they undergo a series of redox changes [ 14 ]. Conduction band electrons of the ZnO nanopeanuts reduce the three –NO 2 groups to intermediate hydroxylamino (–HN–OH) groups, which are subsequently oxidized to nitroso (–NO) groups ( Figure 9 ).…”

Section: Proposed Sensing Mechanismmentioning

confidence: 99%

“…Among the various metal oxide nanomaterials, the ZnO–II-VI semiconductor, with a low band gap energy of 3.37 eV and a large exciton binding energy of 60 MeV, is extensively studied [ 5 ]. Due to its tetrahedral structure and polar symmetry along the hexagonal axis of the wurtzite phase, ZnO with a variety of morphologies having high surface defect density can be synthesized [ 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 ]. These morphologies provide a large surface area for the adsorption of chemical species, which is a key factor for efficient electrochemical sensor applications [ 11 , 15 ].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Phenols and their derivatives, particularly 2,4,6-Trinitrophenol (Picric acid), find extensive application in many industries, such as pharmaceuticals, polymers, leathers, agriculture, fuel cells, and explosives [ 10 , 14 ]. Picric acid is a highly toxic and carcinogenic chemical and drastically affects the liver, kidney, eyes, and the respiratory tract [ 42 , 43 ].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

A Highly-Sensitive Picric Acid Chemical Sensor Based on ZnO Nanopeanuts

et al. 2017

View full text Add to dashboard Cite

Herein, we report a facile synthesis, characterization, and electrochemical sensing application of ZnO nanopeanuts synthesized by a simple aqueous solution process and characterized by various techniques in order to confirm the compositional, morphological, structural, crystalline phase, and optical properties of the synthesized material. The detailed characterizations revealed that the synthesized material possesses a peanut-shaped morphology, dense growth, and a wurtzite hexagonal phase along with good crystal and optical properties. Further, to ascertain the useful properties of the synthesized ZnO nanopeanut as an excellent electron mediator, electrochemical sensors were fabricated based on the form of a screen printed electrode (SPE). Electrochemical and current-voltage characteristics were studied for the determination of picric acid sensing characteristics. The electrochemical sensor fabricated based on the SPE technique exhibited a reproducible and reliable sensitivity of ~1.2 μA/mM (9.23 μA·mM−1·cm−2), a lower limit of detection at 7.8 µM, a regression coefficient (R2) of 0.94, and good linearity over the 0.0078 mM to 10.0 mM concentration range. In addition, the sensor response was also tested using simple I-V techniques, wherein a sensitivity of 493.64 μA·mM−1·cm−2, an experimental Limit of detection (LOD) of 0.125 mM, and a linear dynamic range (LDR) of 1.0 mM–5.0 mM were observed for the fabricated picric acid sensor.

show abstract

Section: Proposed Sensing Mechanismmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

A Highly-Sensitive Picric Acid Chemical Sensor Based on ZnO Nanopeanuts

et al. 2017

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Polymeric materials can be used as sensitive material for the detection of VOCs because of their ability to absorption and desorption of different VOCs (1,2). For the purpose of sensing gas molecules, the thin film must be functionalized with a gas sensitive layer.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Organic vapor sensing properties of copolymer Langmuir-Blodgett thin film sensors

Açıkbaş

Doğan

Erdoğan

et al. 2016

Journal of Macromolecular Science, Part A

View full text Add to dashboard Cite

In this study, a novel poly[Styrene (ST)-co-Glycidyl Methacrylate (GMA)] copolymer material is used to fabricate Langmuir-Blodgett (LB) thin films and investigate organic vapor sensing properties. Quartz Crystal Microbalance (QCM) system is used to investigate gas sensing performance of copolymer LB films during exposure to Volatile Organic Compounds (VOCs). The poly[Styrene (ST)-co-Glycidyl Methacrylate (GMA)] LB thin film sensor sensitivities are determined to be between 0.12 and 0.25 Hz ppm ¡1 . Detection limits of the copolymer LB thin film are found to be between 23 and 49 ppm against organic vapors. The copolymer LB thin films are more sensitive to chloroform than other vapors used in this study. The results demonstrated that the poly[Styrene (ST)-co-Glycidyl Methacrylate (GMA)] copolymer material is promising as a organic vapor sensing device at room temperature.

show abstract

“…These aromatic nitro derivatives of phenol are listed as highly toxic and poisonous materials by environmental protection agency [130]. Among these materials, Picric Acid is considered to be the most toxic for liver, kidney, eyes, respiratory track etc [131,132].With the fast developments in the field of nanotechnology in the past decade, nanomaterial-based electrochemical sensors are considered to be potential candidates owing to their high sensitivity and selectivity, wide linear dynamic range, very low limit of detection, cost effectiveness, fast response, and easy fabrication [133,134].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Semiconductor nanomaterials for environmental applications

Mohamed¹

View full text Add to dashboard Cite

Μετά την δήλωση του Richard Feynman το 1959 "Υπάρχει άφθονος χώρος στο κατώτατο σημείο", πυροδοτήθηκε μια εκτεταμένη έρευνα για την άμεσο χειρισμό των ατόμων και μετά από αρκετές δεκαετίες έρευνας γεννήθηκε μια νέα τεχνολογία, η οποία ονομάζεται "Νανοτεχνολογία". Αυτή η νέα τεχνολογία αποτελεί μια πολύ ευρεία περιοχή, συμπεριλαμβανομένων των τομέων της επιστήμης, όπως η επιστήμη επιφανειών, η οργανική χημεία, η μοριακή βιολογία, η φυσική των ημιαγωγών, η μοριακή μηχανική κ.ο.κ. Η νανοτεχνολογία είναι η μηχανική των λειτουργικών συστημάτων στη μοριακή κλίμακα και διαθέτει την ικανότητα να κατασκευάζει υλικά από προσεγγίσεις από κάτω προς τα πάνω και από πάνω προς τα κάτω. Είναι μία από τις σημαντικότερες και δυναμικότερες τεχνολογίες λόγω των πολυάριθμων εφαρμογών της, όχι μόνο στους τομείς της ηλεκτρονικής, της οπτικής, της κατάλυσης, της περιβαλλοντικής μηχανικής και της αεροδιαστημικής αλλά και της βιομηχανίας καλλυντικών, της ιατρικής, της φαρμακοβιομηχανίας και της μηχανικής κλπ. Γενικά, η νανοτεχνολογία είναι η τεχνολογία σχεδιασμού, κατασκευής και εφαρμογών νανοδομών και νανοϋλικών που βασίζεται στη θεμελιώδη κατανόηση των φυσικών ιδιοτήτων και φαινομένων.Ο ημιαγωγός είναι ένα υλικό που έχει μια ηλεκτρική αγωγιμότητα μεταξύ ενός αγωγού και ενός μονωτή. Όταν το μέγεθος των ημιαγώγιμων υλικών μειωθεί στην περιοχή της νανοκλίμακας, οι φυσικές και χημικές ιδιότητές τους αλλάζουν δραστικά λόγω της μεγάλης επιφάνειας τους ή του κβαντικού μεγέθους. Έτσι, τα νανοϋλικά ημιαγωγών κατέχουν ιδιαίτερη θέση στη νανοτεχνολογία, δεδομένου ότι αυτά τα νανοϋλικά δεν χρησιμοποιούνται μόνο για την κατασκευή οπτοηλεκτρονικών συσκευών και συστημάτων υψηλής απόδοσης, αλλά και για βιολογικές και περιβαλλοντικές εφαρμογές. Λόγω διαφόρων υψηλών τεχνολογικών εφαρμογών, έχουν γίνει εκτενείς ερευνητικές εργασίες για τη σύνθεση, τα χαρακτηριστικά και τις εφαρμογές των ημιαγώγιμων νανοϋλικών. Ωστόσο, είναι ακόμα επιθυμητό να παρασκευαστούν ημιαγώγιμα νανοϋλικά με πρόδρομες ενώσεις φιλικές προς το περιβάλλον και με διαδικασίες που να δίνουν διάφορα μεγέθη και μορφολογίες με σκοπό την αποτελεσματική χρήση τους σε συγκεκριμένες εφαρμογές.Η διδακτορική αυτή εργασία επικεντρώνεται στη σύνθεση, τον χαρακτηρισμό και τις περιβαλλοντικές εφαρμογές μιας ποικιλίας ημιαγώγιμων νανοϋλικών. Τα ημιαγώγιμα νανοϋλικά που μελετήθηκαν σε αυτή τη διατριβή είναι το οξείδιο του ψευδαργύρου (ZnO), το ZnO εμπλουτισμένο με οξείδιο του Σαμαρίου (Sm2O3), το ZnO εμπλουτισμένο με άργυρο (Ag), νανοσωλήνες άνθρακα με ZnO, οξείδιο του χαλκού (CuO), οξείδιο του Υττερβίου (Yb2O3), οξείδιο του νικελίου (NiO) και υποανθρακικό βισμούθιο (Bi2O2CO3).

show abstract

DFT study of adsorption of picric acid molecule on the surface of single-walled ZnO nanotube; as potential new chemical sensor

Cited by 21 publications

References 82 publications

A Highly-Sensitive Picric Acid Chemical Sensor Based on ZnO Nanopeanuts

A Highly-Sensitive Picric Acid Chemical Sensor Based on ZnO Nanopeanuts

Organic vapor sensing properties of copolymer Langmuir-Blodgett thin film sensors

Semiconductor nanomaterials for environmental applications

Contact Info

Product

Resources

About