Exploitation of Unique Properties of Zeolites in the Development of Gas Sensors

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2012
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Abstract
The unique properties of microporous zeolites, including ion-exchange properties, adsorption, molecular sieving, catalysis, conductivity have been exploited in improving the performance of gas sensors. Zeolites have been employed as physical and chemical filters to improve the sensitivity and selectivity of gas sensors. In addition, direct interaction of gas molecules with the extraframework cations in the nanoconfined space of zeolites has been explored as a basis for developing new impedance-type gas/vapor sensors. In this review, we summarize how these properties of zeolites have been used to develop new sensing paradigms. There is a considerable breadth of transduction processes that have been used for zeolite incorporated sensors, including frequency measurements, optical and the entire gamut of electrochemical measurements. It is clear from the published literature that zeolites provide a route to enhance sensor performance, and it is expected that commercial manifestation of some of the approaches discussed here will take place. The future of zeolite-based sensors will continue to exploit its unique properties and use of other microporous frameworks, including metal organic frameworks. Zeolite composites with electronic materials, including metals will lead to new paradigms in sensing. Use of nano-sized zeolite crystals and zeolite membranes will enhance sensor properties and make possible new routes of miniaturized sensors.
Die einzigartigen Eigenschaften mikroporöser Zeolithe, darunter Ionenaustauscheigenschaften, Adsorption, Molekularsiebung, Katalyse und Leitfähigkeit, wurden zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Gassensoren genutzt. Zeolithe wurden als physikalische und chemische Filter eingesetzt, um die Empfindlichkeit und Selektivität von Gassensoren zu steigern. Darüber hinaus wurde die direkte Wechselwirkung von Gasmolekülen mit den Extragerüstkationen im nanobegrenzten Raum von Zeolithen als Grundlage für die Entwicklung neuartiger impedanzbasierter Gas-/Dampfsensoren untersucht. In diesem Übersichtsartikel fassen wir zusammen, wie diese Eigenschaften von Zeolithen genutzt wurden, um neue Sensorparadigmen zu entwickeln. Es existiert eine beträchtliche Bandbreite an Transduktionsprozessen, die für zeolithintegrierte Sensoren angewendet wurden, darunter Frequenzmessungen, optische Verfahren sowie das gesamte Spektrum elektrochemischer Messungen. Aus der veröffentlichten Fachliteratur geht deutlich hervor, dass Zeolithe einen Weg zur Steigerung der Sensorleistung eröffnen, und es ist zu erwarten, dass einige der hier diskutierten Ansätze eine kommerzielle Umsetzung finden werden. Die Zukunft zeolithbasierter Sensoren wird weiterhin auf der Nutzung ihrer einzigartigen Eigenschaften sowie dem Einsatz anderer mikroporöser Gerüststrukturen, einschließlich metallorganischer Gerüstverbindungen, aufbauen. Zeolith-Komposite mit elektronischen Materialien, einschließlich Metallen, werden zu neuen Paradigmen in der Sensorik führen. Die Verwendung nanoskaliger Zeolithkristalle und Zeolithmembranen wird die Sensoreigenschaften weiter optimieren und neue Wege zur Realisierung miniaturisierter Sensoren eröffnen.
Reference Key
zheng2012sensorsexploitation Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Yangong Zheng;Xiaogan Li;Prabir K. Dutta;Zheng, Yangong;Li, Xiaogan;Dutta, Prabir K.;
Journal sensors
Year 2012
DOI
10.3390/s120405170
URL
https://www.mdpi.com/1424-8220/12/4/5170/htm
Keywords
combustion environmental biomedical harsh environment metal oxides

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