Hydrogen cyanide (HCN) vapor is ext

Hydrogen cyanide (HCN) vapor is extremely dangerous to human beings and animals as it inhibits the consumption of oxygen by body tissues [1], [2] and [3]. For example, exposure levels of 100 ppm HCN will result in death in about 1 h or less in some cases, while exposure levels of 500 ppm HCN will result in death within 15 min [4]. Higher concentration levels will result in faster onset of symptoms or death. Approaches to analyze HCN include spectrophotometric, atomic absorption spectrophotometric and electrochemical methods [5] and [6]. The spectrophotometric analysis of HCN has been widely known, which uses pyridine–pyrazolone, isonicotinic acid–pyrazolone and pyridine–barbituric acid as ligand. Although it is sensitive, the analysis procedure is complicated and time-consuming. The atomic absorption spectrophotometric method is sensitive, stable and easy in operation. However, it uses large apparatuses that are not available for sensing applications. Thus, neither spectrophotometric nor atomic absorption spectrophotometric methods are suited for fast in situ and real time detection. The electrochemical method uses a cyanide ion-selective membrane electrode, and is the most applicable technique among the current three methods for in situ and real time detection of HCN. It is sensitive and easy in operation, and needs little operator attention and calibration [7]. Unfortunately, the electrochemical analysis is frequently interfered by other ions, resulting in low selectivity. Therefore, it is extremely important and highly desired to develop novel HCN sensors with fast response, high selectivity and high sensitivity toward fast in situ and real time detection of HCN, and thus toward monitoring and timely reporting any possible presence or leakage of HCN.

Quartz crystal microbalance (QCM) has been widely exploited in the field of chemical and biological sensors because of its many advantages such as intrinsic high sensitivity, simplicity, low cost, easy installation and inherent ability to monitor analytes in real time [8], [9], [10], [11], [12], [13] and [14]. Recently, nanostructured materials have received much attention as effective sensing media due to their huge surface area, abundant functional units and hierarchically porous structure that allows easy access of analyte species to active sites [15]. Nanostructured transition metal oxides, which have different oxidation states and coordination numbers, are especially interesting due to their unique electronic, photonic, thermal, optical, catalytic and chemical sensing properties [16], [17] and [18]. Among them, nanostructured copper oxide (CuO) is interesting, and was exploited for applications as heterogeneous catalysts and lithium ion battery electrode materials [18], [19] and [20]. To our best knowledge, however, nanostructured copper oxide has not yet been explored so far as sensing media for detection of HCN.

In the current work, we synthesized CuO nanoparticles in a facile way, from which CuO functionalized QCM resonators were fabricated and explored for HCN sensing. Surprisingly, the sensor response to HCN is in an opposite direction as compared with other common vapors such as ether, water, n-hexane, benzene, acetic acid and ethanol, offering excellent selectivity for HCN detection. In addition, the sensitivity is very high, and the response and recovery are very fast. To our best knowledge, such excellent sensing properties of CuO nanoparticles have not yet been reported so far for detection of HCN. A sensing mechanism was proposed based on experimental results, in which a surface redox reaction occurs between CuO and Cu2O on the nanoparticle reversibly upon contact with HCN and air, respectively.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ไฮโดรเจนไซยาไนด์ (HCN) ไอเป็นอันตรายอย่างยิ่งต่อมนุษย์และสัตว์ที่เป็นมันยับยั้งการบริโภคออกซิเจนโดยเนื้อเยื่อของร่างกาย [1], [2] และ [3] ตัวอย่างเช่นระดับแสงของภาพของความเข้มข้น 100 ppm HCN จะทำให้เสียชีวิตในเวลาประมาณ 1 ชั่วโมงหรือน้อยกว่าในบางกรณีในขณะที่ระดับแสงของภาพ 500 ส่วนในล้านส่วน HCN จะส่งผลให้เสียชีวิตภายใน 15 นาที [4] ระดับความเข้มข้นที่สูงขึ้นจะส่งผลในการโจมตีได้เร็วขึ้นของอาการหรือเสียชีวิต แนวทางการวิเคราะห์ HCN รวมถึงสเปกดูดซึมอะตอมสเปกและวิธีการไฟฟ้า [5] และ [6] การวิเคราะห์สเปกของ HCN ได้เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายซึ่งใช้ pyridine-Pyrazolone กรด Pyrazolone Isonicotinic และกรด pyridine-Barbituric เป็นแกนด์ แม้ว่ามันจะเป็นที่สำคัญขั้นตอนการวิเคราะห์มีความซับซ้อนและใช้เวลานาน การดูดซึมอะตอมวิธีสเปกเป็นเรื่องละเอียดอ่อนที่มีความเสถียรและใช้งานง่ายในการดำเนินงาน แต่ก็ใช้ apparatuses ขนาดใหญ่ที่ไม่สามารถใช้ได้สำหรับการใช้งานการตรวจจับ ดังนั้นไม่ว่าสเปกหรือการดูดซึมอะตอมวิธีสเปกเหมาะสำหรับการอย่างรวดเร็วในแหล่งกำเนิดและการตรวจสอบเวลาจริง วิธีการใช้ไฟฟ้าอิเล็กโทรดเมมเบรนไซยาไนด์ไอออนเลือกและเป็นเทคนิคที่ใช้บังคับมากที่สุดในหมู่ปัจจุบันสามวิธีการในแหล่งกำเนิดและเวลาจริงการตรวจสอบของ HCN มันเป็นเรื่องละเอียดอ่อนและง่ายในการดำเนินงานและความต้องการความสนใจของผู้ประกอบการเล็ก ๆ น้อย ๆ และการสอบเทียบ [7] แต่น่าเสียดายที่การวิเคราะห์ทางเคมีไฟฟ้าถูกแทรกแซงบ่อยไอออนอื่น ๆ ที่มีผลในการคัดสรรในระดับต่ำ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งและต้องการอย่างสูงในการพัฒนาเซ็นเซอร์ HCN นวนิยายกับการตอบสนองอย่างรวดเร็วหัวกะทิสูงและความไวสูงต่อการได้อย่างรวดเร็วในแหล่งกำเนิดและเวลาจริงการตรวจสอบของ HCN และทำให้ต่อการตรวจสอบและทันเวลาการรายงานการแสดงตนที่เป็นไปได้ใด ๆ หรือการรั่วไหลของ HCN. Quartz ไมโครคริสตัล (QCM) ได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการเซ็นเซอร์ทางเคมีและชีวภาพเพราะข้อดีของมันเช่นความไวสูงที่แท้จริงเรียบง่ายต้นทุนต่ำติดตั้งง่ายและสามารถโดยธรรมชาติในการตรวจสอบวิเคราะห์ในเวลาจริง [8], [9 ], [10] [11] [12] [13] และ [14] เมื่อเร็ว ๆ นี้วัสดุอิเล็กทรอนิคส์ได้รับความสนใจมากที่สุดเท่าที่รู้จากสื่อที่มีประสิทธิภาพเนื่องจากพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ของพวกเขาทำงานหน่วยความอุดมสมบูรณ์และโครงสร้างรูพรุนลำดับชั้นที่ช่วยให้ง่ายต่อการเข้าถึงของสายพันธุ์ที่วิเคราะห์ไปยังเว็บไซต์ที่ใช้งาน [15] อิเล็กทรอนิคส์การเปลี่ยนแปลงออกไซด์ของโลหะที่มีออกซิเดชันที่แตกต่างกันและตัวเลขการประสานงานเป็นที่น่าสนใจโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากการที่ไม่ซ้ำกันของพวกเขาอิเล็กทรอนิกส์โทนิค, ความร้อน, แสง, ตัวเร่งปฏิกิริยาทางเคมีและคุณสมบัติการตรวจจับ [16], [17] และ [18] ในหมู่พวกเขาทองแดงออกไซด์อิเล็กทรอนิคส์ (CuO) เป็นที่น่าสนใจและได้รับการใช้ประโยชน์สำหรับการใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาต่างกันและลิเธียมวัสดุไฟฟ้าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน [18], [19] และ [20] เพื่อความรู้ที่ดีที่สุดของเรา แต่ออกไซด์ทองแดงอิเล็กทรอนิคส์ยังไม่ได้รับการสำรวจเพื่อให้ห่างไกลเป็นสื่อการตรวจจับการตรวจหา HCN. ในการทำงานในปัจจุบันเราสังเคราะห์อนุภาคนาโนออกไซด์ในวิธีที่ง่ายจากการที่ CuO ฟังก์ชันสะท้อนเสียง QCM ถูกประดิษฐ์และสำรวจ การตรวจวัด HCN น่าแปลกที่การตอบสนองเซ็นเซอร์เพื่อ HCN อยู่ในทิศทางที่ตรงข้ามเมื่อเทียบกับไอทั่วไปอื่น ๆ เช่นอีเธอร์, น้ำ, เฮกเซนเบนซินกรดอะซิติกและเอทานอลที่นำเสนอการเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการตรวจสอบ HCN นอกจากนี้ยังมีความไวสูงมากและการตอบสนองและการกู้คืนได้อย่างรวดเร็วมาก เพื่อความรู้ที่ดีที่สุดของเรามีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมของการตรวจวัดอนุภาคนาโน CuO ดังกล่าวยังไม่ได้รับรายงานจนถึงขณะนี้การตรวจหา HCN กลไกการตรวจวัดที่ถูกเสนอขึ้นอยู่กับผลการทดลองซึ่งเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ผิวเกิดขึ้นระหว่าง CuO และ Cu2O ในอนุภาคนาโนพลิกกลับเมื่อสัมผัสกับ HCN และอากาศตามลำดับ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ไฮโดรเจนไซยาไนด์ ( กรดไฮโดรไซยานิก ) ไออันตรายมากสำหรับมนุษย์และสัตว์ เช่น มันยับยั้งการใช้ออกซิเจน โดยเนื้อเยื่อของร่างกาย [ 1 ] , [ 2 ] และ [ 3 ] ตัวอย่างเช่น ระดับแสง 100 ppm กรดไฮโดรไซยานิกจะมีผลในความตาย ประมาณ 1 ชั่วโมง หรือน้อยกว่า ในบางกรณี ในขณะที่ระดับการเปิดรับ 500 ppm กรดไฮโดรไซยานิกจะส่งผลให้ตายภายใน 15 นาที [ 4 ]สูงกว่าระดับความเข้มข้นจะส่งผลเร็วขึ้น มีอาการ หรือตายได้ วิธีการวิเคราะห์กรดไฮโดรไซยานิกรวม ) , อะตอมการดูดกลืนและวิธีทางเคมีไฟฟ้า [ 5 ] [ 6 ] การวิเคราะห์ของกรดไฮโดรไซยานิก ) ได้รู้จักกันอย่างแพร่หลาย ซึ่งใช้ pyridine – pyrazolone isonicotinic , กรด– pyrazolone ไพริดีน ) และกรดบาร์บิทูริกเป็นลิแกนด์ .