Van der Waals interactions between nonpolar alkyl chains and polar oxide surfaces prevent catalyst deactivation in aldehyde gas sensing

范德瓦尔斯力 催化作用 烷基 极地的 氧化物 化学 化学极性 化学物理 光化学 材料科学 有机化学 分子 物理 天文
作者
Kentaro Nakamura,Tsunaki Takahashi,Takuro Hosomi,Wataru Tanaka,Yu Yamaguchi,Jiangyang Liu,Masaki Kanai,Yuta Tsuji,Takeshi Yanagida
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 9211-9211 被引量:21
标识
DOI:10.1038/s41467-024-53577-8
摘要

Catalysis-based electrical sensing of volatile organic compounds on metal oxide surfaces is a powerful method for molecular discrimination. However, catalyst deactivation caused by the poisoning of catalytic sites by analytes and/or catalyzed products remains a challenge. This study highlights the underestimated role of van der Waals interactions between hydrophobic aliphatic alkyl chains and hydrophilic ZnO surfaces in mitigating catalyst deactivation during aliphatic aldehyde sensing. By immobilizing octadecylphosphonic acid (ODPA) on ZnO nanowire sensors, recovery times for nonanal detection are significantly reduced without compromising sensitivity. Temperature-programmed measurements demonstrate a reduction in desorption temperature of carboxylates on ODPA-modified ZnO to below 150 °C, whereas carboxylates on bare ZnO remain above 300 °C, indicating a significant decrease in catalyst deactivation. Density functional theory calculations reveal that accumulated van der Waals interactions between alkyl chains and ZnO surfaces significantly contributed to adsorption molecular kinetics. IR spectroscopy using deuterated self-assembled monolayers (SAMs) reveals conformational changes of alkyl chains within the SAMs caused by aldehyde adsorption, supporting the suggested adsorption kinetics. A model is proposed based on the dynamic surface-covering by alkyl chains destabilizes catalytically oxidized carboxylic acids. This study highlights the role of van der Waals interactions between hydrophobic aliphatic alkyl chains and hydrophilic ZnO surfaces in mitigating catalyst deactivation during aliphatic aldehyde electrical sensing.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
健康的士萧完成签到,获得积分10
刚刚
yy完成签到 ,获得积分10
1秒前
dde应助无情干饭崽采纳,获得10
1秒前
初景发布了新的文献求助10
2秒前
123发布了新的文献求助10
3秒前
Karry_liu发布了新的文献求助10
4秒前
高贵艳血发布了新的文献求助10
4秒前
Akim应助傲娇的莫茗采纳,获得10
4秒前
乾巧完成签到,获得积分10
4秒前
大个应助starROme采纳,获得200
4秒前
大个应助我爱亲柠檬采纳,获得10
5秒前
jdccc完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
星星发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
852应助家楼采纳,获得10
7秒前
LLLLL发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
jdccc发布了新的文献求助30
8秒前
8秒前
9秒前
冉瑞平完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
10秒前
10秒前
xxx完成签到,获得积分20
10秒前
10秒前
晚安发布了新的文献求助10
11秒前
科研小白发布了新的文献求助10
11秒前
999发布了新的文献求助10
11秒前
17发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
13秒前
科研菜鸟发布了新的文献求助10
13秒前
妮娜发布了新的文献求助10
14秒前
孤独口红发布了新的文献求助10
14秒前
海阔天空发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
ay发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The anomeric effect 1314
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7736926
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9286408
关于积分的说明 20177894
捐赠科研通 7314885
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3305421
关于科研通互助平台的介绍 2457735
邀请新用户注册赠送积分活动 2314911