Investigation of pristine graphite oxide as room-temperature chemiresistive ammonia gas sensing material

Graphite oxide has been investigated as a possible room-temperature chemiresistive sensor of ammonia in a gas phase. Graphite oxide was synthesized from high purity graphite using the modified Hummers method. The graphite oxide sample was investigated using scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction, thermogravimetry and differential scanning calorimetry. Sensing properties were tested in a wide range of ammonia concentrations in air (10–1000 ppm) and under different relative humidity levels (3%–65%). It was concluded that the graphite oxide–based sensor possessed a good response to NH3 in dry synthetic air (R/R0 ranged from 2.5% to 7.4% for concentrations of 100–500 ppm and 3% relative humidity) with negligible cross-sensitivity towards H2 and CH4. It was determined that the sensor recovery rate was improved with ammonia concentration growth. Increasing the ambient relative humidity led to an increase of the sensor response. The highest response of 22.2% for 100 ppm of ammonia was achieved at a 65% relative humidity level.
Byl zkoumán oxid grafitu jako možný materiál pro chemiresistivní senzor amoniaku za pokojové teploty. Oxid grafitu byl syntetizován z vysoce čistého grafitu modifikovanou Hummers metodou. Vzorek oxidu grafitu byl analyzován pomocí skenovací elektronové mikroskopie, energiově disperzní rentgenové spektroskopie, rentgenové difrakce, thermogravimetrie a diferenční skenovací kalorimetrie. Senzorické vlastnosti byly testovány v širokém rozmezí koncentrací amoniaku ve vzduchu (10 – 1000 ppm) a za různé relativní vlhkosti (3-65 %). Byl učiněn závěr, že senzor na bázi oxidu grafitu má dobrou odezvu na NH3 v suchém syntetickém vzduchu (R/R0 se pohyboval od 2,5 % do 7,4 % pro koncentrace 100-500 ppm při relativní vlhkosti 3 %) se zanedbatelnou krossensitivitou na H2 a CH4. Bylo zjištěno, že se s růstem koncentrace amoniaku zkracovala doba zotavení senzoru. Zvyšení relativní vlhkosti prostředí vedlo k zvýšení odezvy senzoru. Při relativní vlhkost 65 % bylo dosaženo nejvyšší odezvy 22,2 % pro 100 ppm amoniaku.