Газоаналитические однокристальные мультисенсорные линейки на основе квази-двумерных максеновых наноструктур из карбидов титана и молибдена тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Плугин Илья Анатольевич

• Плугин Илья Анатольевич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Плугин Илья Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 Применение наноструктур пониженной размерности в мультисенсорных газоаналитических системах

1.1 Развитие газоаналитических систем

1.2 Хеморезистивные материалы

1.3 Выводы к Главе

ГЛАВА 2 Оборудование для анализа сигнала мультисенсорных газоаналитических линеек на основе квази-двумерных

частиц (максенов)

2.1 Мультисенсорная линейка

2.2 Электроизмерительная установка

2.3 Газосмесительная установка

2.4 Выводы к Главе

ГЛАВА 3 Исследование однокристальных мультисенсорных линеек

на основе квази-двумерных максеновых структур на основе карбида титана

3.1 Синтез квази-двумерного карбида титана Т13С2ТХ (максена)

3.2 Хеморезистивные исследования мультисенсорных линеек на основе наноразмерных слоев из квази-двумерных максеновых структур карбидов титана

3.3 Выводы к Главе

ГЛАВА 4 Исследование однокристальных мультисенсорных линеек

на основе квази-двумерных максеновых структур на основе карбида молибдена

4.1 Синтез квази-двумерного карбида молибдена Мо2СТХ (максена)

4.2 Хеморезистивные исследования мультисенсорных линеек на основе наноразмерных слоев из квази-двумерных максеновых структур карбидов молибдена

4.4 Выводы к Главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Газоаналитические однокристальные мультисенсорные линейки на основе квази-двумерных максеновых наноструктур из карбидов титана и молибдена»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время возрастает потребность в разработке портативных приборов для контроля газового состава. Наиболее простым и эффективным измерительным средством являются дискретные датчики газа, так как они обладают низкой себестоимостью и компактностью. Однако эти устройства имеют низкую селективность и зачастую высокое энергопотребление вследствие необходимости в их нагреве. Поэтому имеется большой интерес к разработке новых устройств, удовлетворяющих современным требованиям, в число которых входит работа при комнатной температуре. Решением этой проблемы может являться создание однокристальных мультисенсорных линеек методами микроэлектронного производства с применением в их составе новых материалов, имеющих газочувствительные свойства при комнатной температуре, среди которых в первую очередь необходимо отметить углеродные структуры (нанотрубки, графен и его производные), а также бинарные слоистые соединения карбидов и нитридов, называемые в литературе максенами. Максеновые структуры были открыты в 2011 году и являются объектом интенсивных исследований в лабораториях для применения в различных функциональных устройствах, включая газовые сенсоры. К началу выполнения настоящей работы уже были известны данные о разработке хеморезисторов на основе некоторых максенов (вида Т13С2ТХ), генерирующих сигнал к различным газам. При этом абсолютной селективности к каким-либо аналитам не было показано, как и в случае других известных газовых сенсоров, в частности из метало-оксидных слоев, применяемых в промышленности. Поэтому, целесообразным являлось рассмотрение возможности формирования мультисенсорных линеек на основе данных материалов с целью повышения селективности газового анализа после обработки векторного сигнала, генерируемого мультисенсорной линейкой, методами распознавания образов. Данная научно-техническая задача является актуальной. На ее основе были сформулированы цель диссертационной работы и задачи, поставленные для решения.

Цель и задачи диссертационной работы

Целью диссертационной работы является разработка технологических маршрутов изготовления однокристальных мультисенсорных линеек хеморезистив-ного типа на основе квази-двумерных материалов ^^^ и Mo2CTx со слоистой максеновой структурой, совместимых с технологиями микроэлектроники, и исследование их электрофизических и хеморезистивных характеристик.

С целью достижения цели диссертационной работы были сформулированы следующие задачи.

1. Разработка мультисенсорных линеек на основе максеновых структур ^^^ и Mo2CTx, в составе однокристальных мультиэлектродных чипов и технологических маршрутов их формирования.

2. Исследование структуры и морфологии максеновых структур пониженной размерности вида Ti3C2Tx, Ti3C2Tx/TiO2 и Mo2CTx для применения в качестве хеморезистивного слоя в мультисенсорных линейках.

3. Изучение электронного транспорта в максеновых слоях Mo2CTx в составе мультисенсорной линейки методом импедансной спектроскопии при воздействии различных тестовых аналитов из газовой фазы.

4. Изучение хеморезистивного эффекта в сенсорах на основе максеновых слоев Ti3C2Tx, Ti3C2Tx/TiO2 и Mo2CTx при воздействии молекул аналитов из газовой фазы при различных рабочих температурах.

5. Определение селективности мультисенсорных линеек на основе максеновых слоев Ti3C2Tx/TiO2 и Mo2CTx с помощью анализа генерируемого сенсорами векторного сигнала методами искусственного интеллекта.

Работа соответствует паспорту научной специальности 2.2.2 - Электронная компонентная база микро- и наноэлектроники, квантовых устройств (технические науки), пп. 1, 4, 5.

Научная новизна работы

1. Разработаны технологические маршруты изготовления мультисенсорных линеек на основе слоев из квази-двумерных структур максенов ^^^ и Mo2CTx,

совместимые с технологиями микроэлектроники, и проведены исследования их функциональных характеристик.

2. Показано, что при нагреве мультисенсорных линеек на основе максено-вых структур Т^С2ТХ до 350 оС формируются гетероструктуры Ti3C2Tx/TiO2, генерирующие хеморезистивный отклик в виде понижения сопротивления при воздействии органических паров, превышающий на 2-3 порядка отклик исходных структур Т^С2ТХ, у которых наблюдается отклик в виде повышения сопротивления при температурах до 100 оС.

3. Показано, что электронный транспорт в хеморезистивном слое из максе-новых структур Mo2CTx определяется потенциальными барьерами до 0,16 эВ в местах контактов максеновых чешуек, а модуляция их электронной проводимости при адсорбции молекул из газовой фазы (воды, спиртов, ацетона и аммиака) может быть объяснена возникновением дополнительных локальных дефектных центров на поверхности максеновых кристаллов.

4. Показано, что хеморезисторы на основе слоев из максеновых структур Mo2CTx имеют малый электрический шум при комнатной температуре, около 0,1 %, который позволяет детектирование молекул аналитов в концентрациях от 10 ppm (Н20) и 500 ppm (спирты, ацетон и аммиак), для которых отношение сигнал/шум выше 10.

5. Показана возможность селективного распознавания в газовой фазе анали-тов одной химической природы, например различных спиртов, с помощью однокристальных мультисенсорных линеек на основе слоев из максеновых структур Т^С2ТХ/ТЮ2 и Мо2СТХ с учетом обработки мультисенсорного векторного сигнала в рамках метода ЛДА (линейно-дискриминантного анализа).

Методы исследований. В ходе выполнения работы мультисенсорные линейки были изготовлены, применяя методы микроэлектронного производства -катодное и магнетронное напыление, (фото)литография, микросварка ультразвуком. Максеновые материалы наносились из суспензии капельным методом с помощью прецизионного дозатора. Для исследования физико-химических характеристик материалов использовались методы оптической, сканирующей, просвечи-

вающей микроскопии, рентгеновской диффрактометрии, атомно-силовой микроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, энерго-дисперсионной рентгеновской спектроскопии, масс-спектрометрии, контактной профилометрии, термогравиметрического анализа и дифференциального термического анализа. Для измерения электрических и хеморезистивных характеристик использовались газосмесительные установки на основе барботирования воздуха, в конструкцию которой входили компрессор, генератор сухого воздуха, прецизионные расходомеры, а также газовые генераторы на основе газопроницаемых трубок, и электроизмерительные установки на основе мультиплексора, электромеханических реле, и прецизионных мультиметров для считывания электрических сигналов. Все установки находились под управлением через персональный компьютер. Обработка измеряемых векторных сигналов производилась алгоритмами искусственного интеллекта на основе метода главных компонент и линейно- дискриминантного анализа.

Объект и предмет исследования. Объектом являются макеты однокристальных мультисенсорных линеек на основе слоев квази-двумерных максеновых структур ^^^ и Mo2CTx. Предметом исследования являются электрофизические и хеморезистивные свойства данных наноматериалов, а также функциональные и эксплуатационные характеристики мультисенсорных линеек на их основе.

Достоверность полученных результатов. Полученные результаты являются достоверными, поскольку соответствуют современным физико-химическим представлениям и согласуются с результатами, опубликованными в работах других исследователей. В работе применены общепризнанные методики проведения экспериментов с применением современных измерительных средств, прошедших метрологическую калибровку. Результаты, имеющие научную новизну, реализованы в действующих макетах мультисенсорных чипов.

Практическая значимость

1. Разработаны схемы технологического маршрута изготовления однокристальных мультисенсорных линеек на основе слоев из квази-двумерных максено-

вых структур карбидов титана и молибдена для газоаналитических устройств электронного обоняния.

2. Разработаны макеты мультисенсорных газоаналитических чипов на основе максеновых слоев Т^С2ТХ/ТЮ2, Т^С2ТХ, Мо2СТХ, размером 9х10 мм2, в корпусном исполнении с мульти-штыревыми разъёмами, совместимыми с другими электронными устройствами.

3. Разработанные сенсоры на основе Т^С2ТХ при комнатной температуре генерируют хеморезистивный отклик к парам этанола в смеси с воздухом, концентрация 250 ррт, равный ~0,2 % с временами отклика и восстановления менее 10 мин.

4. Разработанные сенсоры на основе нанопереходов Т^С2ТХ/ТЮ2 при температуре 350 оС генерируют хеморезистивный отклик от 40 % до 400 % к парам этанола, метанола, изопропанола и ацетона в концентрации 2-10 ррт с временами отклика и восстановления около 130 сек.

5. Разработанные сенсоры на основе Мо2СТХ генерируют при комнатной температуре хеморезистивный отклик к органическим парам (ацетона, метанола, бутанола, аммиака, этанола) и паров воды в концентрации около 573 ррт, равный 1,2-6,2 % и 12,8 %, соответственно, с временами отклика и восстановления около 20 минут.

Практические результаты работы защищены патентами РФ и ЕАПО на изобретения.

Основные положения и результаты работы, выносимые на защиту

1. Технологические маршруты изготовления однокристальных мультисен-сорных линеек на основе слоев квази-двумерных структур карбидов титана (Л3С2ТХ) и молибдена (Мо2СТх), включающие нанесение данных материалов из суспензий, например, капельным методом, в виде пленочных покрытий на поверхность подложек с набором компланарных полосковых электродов, сформированных микроэлектронной технологией.

2. Результаты исследования структуры, физических и электрических свойств хеморезистивных слоев квази-двумерных структур Т^С2ТХ и Мо2СТх в

составе мультисенсорных линеек.

3. Функциональные характеристики газовых сенсоров на основе квазидвумерных максеновых структур ^^^ и Mo2CTх при рабочих температурах, от комнатной до 100 оС, в отношении таких аналитов, как пары спиртов, ацетона и воды, обусловлены хеморезистивным эффектом, проявляющимся в виде повышения сопротивления, который объясняется образованием дополнительных центров рассеяния при физической адсорбции молекул из газовой фазы на поверхности максенов.

4. Функциональные характеристики газовых сенсоров на основе квазидвумерных максеновых структур карбида титана при нагреве до температур около 350 оС обусловлены хеморезистивным эффектом, проявляющимся в виде понижения сопротивления, в отношении паров спиртов и ацетона, что связано с окислением материала и образованием собственных гетеропереходов Ti3C2Tx/TiO2.

Внедрение результатов работы. Материалы диссертационной работы были получены при выполнении ряда грантовых научных проектов: госзадания Ми-нобрнауки РФ в рамках проектной части № 16.1119.2017/ПЧ «Исследование оксидных мезо- и наноструктур для разработки мультисенсорных систем» и РНФ № 22-29-00793 «Исследование фундаментальных основ формирования газоаналитических мультисенсорных систем с помощью новых наноструктурированных материалов и современных методов искусственного интеллекта». Имеется четыре акта, подтверждающие внедрение результатов диссертационной работы в учебный процесс физико-технического института СГТУ имени Гагарина Ю.А., при проведении научно-исследовательских работ в научно-исследовательской лаборатории сенсоров и микросистем СГТУ имени Гагарина Ю.А., а также в производственную деятельность ООО «ЭКОПРОМКАТАЛИЗ» (г. Саратов) и ООО Завод «Газпроммаш» (г. Саратов).

Апробация результатов работы. Результаты работы были доложены на ряде научно-технических конференций, из которых можно отметить: IV и V Всероссийские научные конференции для молодых ученых "Системы обеспечения техносферной безопасности" (Таганрог, 2017, 2018 гг.), XXIX Всероссийскую

межвузовскую научно-техническую конференцию студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика - 2022" (Зеленоград, 2022 г.), и др. Некоторые результаты были отмечены в следующих конкурсных программах: на получение стипендии Президента РФ для молодых ученых и аспирантов, осуществляющих перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики на 2022 - 2024 гг., грант Фонда содействия инновациям по программе «УМНИК», договор № 43022 ГУ/2017.

Публикации. Соискателем опубликовано всего 19 печатные работы, связанные с темой диссертации, из которых 8 статей в рецензируемых зарубежных научных журналах, включённых в базы данных Scopus, Web of Science и РИНЦ, 6 тезисов и материалов докладов на научно-технических конференциях, а также 5 патентов РФ и ЕАПО на изобретения.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав с выводами, заключения и приложения. Материал диссертации изложен на 153 страницах машинописного текста, включая 72 рисунка, 8 таблиц и список литературы из 267 наименований, включающий работы автора.

Личный вклад автора диссертации в опубликованных работах: в [1] - анализ и обработка результатов экспериментов;

в [2,5,8,12,19] - проведение экспериментов, анализ и математическая обработка их результатов;

в [3,10,17,18] - анализ и интерпретация экспериментальных результатов, проведение теоретических исследований для создания расчетных моделей и моделирование образов в данной среде;

в [4,6,7,9,11,13-16,20-23] - разработка технологических основ по созданию исследуемого образца, подготовка образца, разработка и проведение экспериментальных исследований, анализ и интерпретация экспериментальных результатов; проведение математической обработки результатов экспериментальных исследований.

Автор благодарит сотрудников СГТУ имени Гагарина Ю. А. Соломатина М. А., Варежникова А. С., Байняшева А. М.; сотрудников университета Дуйсбурга-

Эссена (Германия) Позняк А., Видвольда У.; сотрудников университета Небраска-Линкольн (США) Синицкого А. и Лойсу М. Ж.; сотрудника Сколтеха Федорова Ф. С.; сотрудников СГУ им. Чернышевского Н. Г. Колосова Д. А., Глухову О. Е.; сотрудников НИТУ «МИСиС» Колесникова Е. А., Кузнецова Д. В.; сотрудника ИОНХ им. Н. С. Курнакова РАН Симоненко Н. П. за помощь в выполнении исследований.

ГЛАВА 1 Применение наноструктур пониженной размерности в мультисенсорных газоаналитических системах

1.1 Развитие газоаналитических систем

С древнейших времен в жизни живых организмов обоняние являлось важнейшим органом чувств [1], помогающим им находить решения в различных ситуациях, включая опасные для жизни. Например, люди могут оценивать качество продуктов, почувствовать дым и ядовитые газы [2]. В свою очередь, собаки достаточно легко детектируют запах наркотических и взрывчатых веществ [1-3]. Тем не менее, даже при наличии таких «детекторных» способностей, при контакте с вредными веществами живые организмы имеют существенные риски от их воздействия, которые желательно избегать. Более того, биологическая обонятельная система имеет пределы детектирования [4], что часто не позволяет почувствовать опасные летучие соединения (Таблица 1.1, Приложение А: Таблица П1.1).

Таблица 1.1 - Пределы детектирования летучих органических соединений человеком [4]

Название вещества Пороговая концентрация, ррт Название вещества Пороговая концентрация, ррт

Уксусная кислота 0,14 Сероводород 0,018

Аммиак 5,75 Метанол 0,042

Бензин 12,02 Диоксид азота 0,19

Бутан 204,2 Озон 0,051

Камфара 0,051 Пропан 2692

Ацетальдегид 0,19 Изопропанол 10,2

Этанол 28,8 Диоксид серы 0,71

Поэтому с 20х гг. XX столетия исследователями предпринимаются попытки создания газового детектора с характеристиками, как минимум, не хуже, чем у биологической обонятельной системы. Первые исследования приписываются Звардемакеру и Хогвинду [5], которые предложили пропускать ток через тонкую проволку, выполненную из платины, и детектировать падение напряжения при нахождении в различных газовых средах. Газочувствительные характеристики такого сенсора ключевым образом зависели от хеморезистивных характеристик платины, а работа устройства основывалась на хеморезистивном эффекте или изменении электропроводности материалов под воздействием газов-аналитов. Такое изменение происходит за счет перераспределения носителей заряда в материале. При попадании молекул газа на сенсорный материал происходит их адсорбция, которую принято классифицировать на два типа - физосорбцию, с энергией связи менее 6 ккал/моль, и хемосорбцию, с энергией связи более 15 ккал/моль [6]. В свою очередь, хемосорбция подразделяется также на два типа - заряженную и нейтральную. В случае нейтральной хемосорбции носители заряда адсорбированной молекулы объединяются с атомами решетки сенсорного материала. Если рассматривать такую связь с точки зрения зонной теории, то эти процессы ведут к образованию незаполненного локального уровня в запрещенной зоне. В случае заряженной хемосорбции происходят обменные процессы между молекулой и сенсорным материалом, и свободные электроны локализуются в приповерхностном слое.

Очень часто газы-адсорбаты классифицируют на окислители и восстановители, из которых наиболее часто представляют интерес вторые. Их взаимодействие с поверхностью сенсорного материала (адсорбата) может происходить согласно следующим механизмам:

1) газ-восстановитель компенсирует дефекты, такие как вакансии кислорода, в ходе окислительно-восстановительных реакций;

2) газ-восстановитель возвращает носители заряда, локализованные на поверхностных уровнях, в зону проводимости;

3) газ-восстановитель адсорбируется в качестве доноров и передают свободные носители заряда в объём сенсорного материала.

Таким образом, начальные исследования показали, что выбор материала главным образом определяет основные характеристики газоаналитических устройств, такие как:

1) способность работать при различных условиях, такие как температура и влажность;

2) предел детектирования;

3) селективность к различным группам летучих соединений;

4) компактность, удобство эксплуатации и низкая стоимость производства.

В связи с этим основной задачей газоаналитического приборостроения является поиск подходящего материала для построения хеморезистивных элементов.

В дальнейшем, работа Звардемакера и Хогвинда была развита Монкриф-фом, который использовал термочувствительные резисторы (термисторы). Его работа показала, что газочувствительные характеристики сенсоров главным образом зависят от используемых хеморезистивных материалов. Также было показано, что использование набора термисторов позволяет различать большее количество органических соединений [7,8]. В 1965 г. две группы под руководством Бака [9] и Дравниекса [10] создали устройства, детектирующие изменение проводимости и контактной разности потенциала.

Развивая результаты этих исследований, многие ученые пытались преобразовать и улучшить способы детектирования газов, в ходе чего было обнаружено, что важным фактором является не только вид материала, но и его морфология/структура. В частности, оказалось, что увеличение отношения объема к поверхности используемых хеморезистивных материалов улучшает газовый отклик. В 1982 г. было продемонстрировано, что использование мультисенсорной линейки существенно улучшает селективность анализа газа [7,11,12]. Однако развитие мультисенсорных линеек долгое время сдерживалось недостаточным развитием вычислительной техники.

Ещё одной сложностью является отсутствие подхода к классификации летучих соединений. До сих пор основным подходом считается детектирование отдельных компонент газовой смеси, для чего применяются достаточно сложные аналитические инструменты, такие как хроматографы и спектрометры, для работы с которыми необходим достаточно квалифицированный персонал. Тем не менее, в 60х годах ХХ в. Армор предположил, что запахи не являются отдельно обособленными, а состоят из наборов базисных групп, для восприятия которых у живых организмов имеются индивидуальные специфичные рецепторы [13, 14]. Развитие такого предположения привело к определению базисов. На данный момент принято считать, что основными запахами являются камфорный, мускусный, цветочный, мятный, эфирный, острый и гнилостный [15]. Тем не менее, с помощью этих запахов не удается описать все многообразие летучих химических соединений с целью построения конечного базиса.

Таким образом, к концу ХХ века с развитием технологий и изучением фундаментальных принципов и процессов обоняния были возобновлены попытки по созданию мультисенсорных технических систем обоняния. Проведенные исследования показали, что газочувствительные характеристики таких устройств главным образом зависят от используемых материалов, а селективность достигается созданием многомерных сигналов на основе различных вариаций.

В 1988 г. Гарднер и Бартлет определили мультисенсорную систему как инструмент, который включает набор химических датчиков и алгоритм обработки образов, способный распознавать простые или сложные запахи [16]. Такую систему было предложено называть "электронным носом", так как конструкция этого технического устройства симулирует работу обонятельной системы живых организмов (Рисунок 1.1). Чтобы понять предложенную аналогию, рассмотрим подробнее биологическую обонятельную систему.

Обонятельная система любого организма состоит из нескольких частей. Первой частью являются обонятельный нейро-эпителий, толщиной около 75 цм,

7 8

который располагается в задней части носовой области и содержит 10-10 клеток обонятельных рецепторных нейронов (ОРН) [13].

На поверхности слизистой оболочки такой ОРН выглядит как дендритный отросток, оканчивающийся обонятельной клеткой, толщиной около 5 ^м, покрытой ресничками в количестве 10-30 [17], внешняя часть которых, в свою очередь, содержит рецепторы различного вида. Последние являются первичными сенсорными элементами и обеспечивают адсорбцию летучих соединений [18].

Рисунок 1.1 - Обонятельная система млекопитающих

Второй частью является другая сторона нейронов, на которой они выглядят как длинные и тонкие отростки, толщиной около 0,2 ^м. Этот участок нейрона называется аксоном и обеспечивает передачу первичного сигнала во вторичный центр - обонятельную луковицу, в которой происходит предобработка сигнала и его дальнейшая передача в кору головного мозга, где формируется пространственно-временной «образ» активности нейронов. Так как количество летучих со-

единений довольно велико, каждая молекула активизирует различные комбинации рецепторов, за счет чего для каждой молекулы или смеси молекул в мозгу создается свой уникальный нейронный образ, благодаря чему запахи можно различать.

Технические мультисенсорные системы также состоят из нескольких частей аналогично биологическому аналогу. Первая часть такой системы создает условия для адсорбции молекул летучих соединений и детектирует полученный сигнал. Вторая часть усиливает/предобрабатывает измерительный сигнал и обеспечивает его дальнейшее передвижение по системе. В третьей части происходит заключительная обработка векторного сигнала и создание «образа» запаха (Рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Аналогия между прибором "электронный нос" и биологической

системой обоняния

При создании мультисенсорной системы, как правило, пытаются собрать датчики, имеющие различный сигнал к газам. С этой целью зачастую объединяют датчики, функционирующие согласно различным физико-химическим принципам [19-20]. При этом химические характеристики газовых сред, такие как состав среды и концентрация молекул, преобразуются в аналитический сигнал, например электрический или оптический [21-43]. Как правило, все датчики и их системы

являются компактными и имеют малую массу, низкую себестоимость, обратимый сигнал, и продолжительное время эксплуатации [44-48].

Основными техническими требованиями к таким системам являются [49]: быстродействие, воспроизводимость сигнала, шумы и дрейф не должны превышать детектируемый сигнал, возможность производства на основе существующего промышленного производства, устойчивость к агрессивным средам и физическую прочность, относительно низкая стоимость, компактность [50]. Основываясь на вышеперечисленных принципах и требованиях с 90-х гг. XX в. было выполнено множество попыток по созданию мультисенсорных систем типа "электронный нос" [16,51-69].

Наиболее перспективными показали себя системы, первичным элементом в которых являются мультисенсорные чипы, основанные на хеморезистивных датчиках (Рисунок 1.3) [70-73].

Рисунок 1.3 - Структура мультисенсорного чипа. 1-подложка, 2-электроды, 3-

хеморезистивный материал

©

©

Как правило, их конструкция включает подложку из диэлектрического материала, на которую наносят набор измерительных электродов. Металлические контакты должны обладать высокой коррозионной стойкостью, низким омиче-

ским сопротивлением и, поэтому, их обычно выполняют из Au или Pt, а осаждают методами микроэлектроники [74,75]. Но основной частью таких датчиков являются материалы, формирующие газочувствительный слой, в связи с чем ведутся активные поиски материалов с целью разработки хеморезистивных элементов и мультисенсорных систем.

1.2 Хеморезистивные материалы

Основным материалом, применяемым в настоящее время при разработке хеморезисторов, являются широкозонные полупроводниковые оксиды металлов, как в чистом виде, так и модифицированные, как например в работе [76], где была показана возможность детектирования паров сероводорода сенсором на основе ZnO-Ag. Поэтому в мультисенсорных чипах, построенных на таких элементах, также в первую очередь рассматривались оксидные материалы. Например, ранее была показана идея формирования мультисенсорного чипа на основе выращенного электрохимическим методом оксида олова (Рисунок 1.4а) и показан её хеморе-зистивный отклик на пары этанола (Рисунок 1.4б) [77].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Плугин Илья Анатольевич, 2023 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Wilson D. A. Learning to smell : olfactory perception from neurobiology to beha-

viour / D. A. Wilson, R. J. Stevenson. - Baltimore : John Hopkins University Press.- 2006. - 309 pp. - ISBN 0-801-88368-7.

2. Jakob T. http://www.cf.ac.uk/biosi/staffinfo/jacob/teaching/sensory/olfact1.html

3. Laurent G. Olfactory networks dynamics and the coding of multidimensional signals

/ G. Laurent // Nature Reviews Neuroscience. - 2002. - V. 3. - P. 884- 895.

4. Standardized human olfactory thresholds / M. Devos, F. Patte, J. Rouault et al - Ox-

ford : Oxford University Press.- 1990. - 165 pp. - ISBN 0199631468.

5. Zwaardemaker, H. On spray-electricity and waterfall-electricity / H. Zwaardemaker,

F. Hogewind // In KNAW Proceedings. - 1920. - V. 22. - P. 429-437.

6. Madou M. J. Chemical sensing with solid state devices / M. J. Madou, S. R. Morri-

son. - London : Academic Press, 1989. - 556 p. - ISBN 0-12-464965-3.

7. An electronic nose for multimedia applications / R. Castro, M. K. Mandal, P. Ajemba

et al // IEEE Transactions on Consumer Electronics. - 2003. - V. 49. - P. 14311437.

8. Moncrieff, R.W. An instrument for measuring and classifying odours / R.W. Mon-

crieff // Journal of Applied Physiology. - 1961. - V. 16. - P. 742-749.

9. Detection of chemical species by surface effects on metals and semiconductors. In

Surface effects in detection / T.M. Buck, F.G. Allen, M. Dalton et al // Bell Telephone Laboratories. - 1965. -V. 4967. - P. 1-27.

10. Dravnieks, A. Polar vapour detector based on thermal modulation of contact poten-

tial / A. Dravnieks, P. J. Trotter // Journal of Scientific Instruments. - 1965. - V. 42. - P. 624-627.

11. Persaud, K.C. Analysis of discrimination mechanisms in the mammalian olfactory

system using a model nose / K.C. Persaud, G. Dodd // Nature. - 1982. - V. 299. -P. 352-355.

12. Ikegami, A. Olfactory detection using integrated sensors / A. Ikegami, M. Kaneyasu

// In Proceedings of the 3rd international conference on solid-state sensors and actuators. - 1985. - P. 136-139.

13. Buck, L. A novel multigen family may encode odorant receptors: a molecular basis

for dor recognition / L. Buck, R. Alex // Cell. - 1991. - V. 65. - P. 175-187.

14. Amoore, J. E. Stereochemical theory of olfaction / J. E. Amoore // Nature. - 1963. -

V. 198. - P. 271-272.

15. Amoore, J. E. Stereochemical and vibrational theories of odour / J. E. Amoore // Na-

ture. - 1971. - V. 233. - P. 270-271.

16. Gardner, J.W. A brief history of electronic noses / J.W. Gardner, P.N. Bartlett //

Sensors and Actuators B: Chemical. - 1994. - V. 18. - P. 211-220.

17. Pearce T. C. Computational parallels between the biological olfactory pathway 307

and its analogue 'The Electronic Nose' : Part I. Biological olfaction / T. C. Pearce // BioSystems. - 1997. - V. 41. - P. 43-67.

18. Mombaerts P. Seven-transmembrane proteins as odorant and chemosensory recep-

tors / P. Mombaerts // Science. - 1999. - V. 286. - P. 707-711.

19. Cross-reactive chemical sensor arrays / K. J. Albert, N. S. Lewis, C. L. Schauer et al

// Chem. Rev. - 2000. - V. 100. - P. 2595-2626.

20. Chemical sensors for electronic nose systems / D. James, S. M. Scott, Z. Ali, et al. //

Microchimica Acta. - 2005. - V. 149. - P. 1-17.

21. Nishizawa K. Optical chemical sensors // Chemical Sensor Technology. - 1988. -

V. 1. - P. 237-245.

22. Eguchi K. Optical gas sensors // Gas Sensors. - Springer, Dordrecht, 1992. - P. 307-

328.

23. Udd E. Fiber optic sensors: an introduction for engineers and scientists/ E. Udd, Jr

W. B. Spillman. - John Wiley & Sons, 2011.

24. Yu F. T. S. Fiber optic sensors / F. Yu, S. T, S. Yin // Fiber optic sensors, by F. T. S.

Yu, S, Yin.- New York. - 2002.

25. McDonagh C. Optical chemical sensors / C. McDonagh, C. S. Burke, B. D. Mac-

Craith // Chem. Rev. - 2008.- V. 108. - P. 400-422.

26. Khomchenko A. V. Waveguide spectroscopy of thin films. - Elsevier, 2005.

27. Stetter J. R. Amperometric gas sensors : a review / J. R. Stetter, J. Li.- Chem. Rev.-

2008.- V. 108.- P. 352-366.

28. Mari C. M. Solid electrolyte Potentiometrie oxygen gas sensors / C. M. Mari, G. B.

Barbi // Chemical Sensor Technology, Volume 4. - 2012. - V. 4. - С. 99-110.

29. Solid-state electrochemical sensors / M. Kleitz, E. Siebert, J. Fouletier et al // Sen-

sors. A comprehensive Survey. Chemical and Biochemical Sensors I. - 1991. - V. 1.- p. 341-428.

30. Field effect chemical sensors / I. Lundstrom, A. van den Berg, C. I. Nylander et al //

Sensors Set: A Comprehensive Survey. - 1995. - P. 467-528.

31. Arai H. Humidity control / H. Arai, T. Seiyama // Sensors: a comprehensive survey,

Volume 2/3, part 2: Chemical and biochemical sensors // Отв. ред. W. Goepel et al.- Weinheim : VCH. -1992. - 1231 pp. - P. 981-1012.

32. Hlavay J. Applications of the piezoelectric crystal detector in analytical chemistry /

J. Hlavay. G. G. Guilbault // Anal. Chem. - 1977. - V. 49. - P. 1890-1898. 3 3. http: //en.wikipedia.org/wiki/Quartz_crystal_microbalanc

34. King W. H. Piezoelectric sorption detector / W. H. King // Anal. Chem.-V. 36.-

1964.- P. 1735-1739.

35. Wohljen H. Surface acoustic wave probe for chemical analysis. I Introduction and

instrument description / H. Wohljen, R. E. Dessy // Anal. Chem.- 1979.- V. 51.- P. 1458-1475.

36. Grate J. W. Hydrogen-bond acidic polymers for chemical vapor sensing / J. W.

Grate // Chem. Rev.- 2008.- V. 108.- P. 726-745.

37. Wohltjen H. Mechanism of operation and design considerations for surface acoustic

device vapour sensor / H. Wohltjen // Sensors and Actuators. - 1984. - V. 5. - P. 307-325.

38. Acoustic wave sensors: Theory, design & physico-chemical applications / D. S. Bal-

lantine, R. M. White, S. J. Martin et al.- New York : Academic Press.- 1996.- 436 pp.

39. Grundler P. Chemical sensors: an introduction for scientists and engineers / P. Grundler // Springer Science & Business Media. - 2007. - 273 pp.

40. Futata H. Miniaturization of Catalytic Combustion Sensors / H. Futata// Chemical

Sensor Technology. - Elsevier, 1992. - P. 85-97.

41. Gall M. The Si planar pellistor: a low-power pellistor sensor in Si thin-film technol-

ogy / M. Gall // Sensors and Actuators B. - 1991. - V. 4.- P. 533-538.

42. Walsh P. T. Calorimetric chemical sensors / P. T. Walsh, T. A. Jones // Sensors Set:

A Comprehensive Survey. - 1995. - P. 529-572.

43. Hulanicki A. (International Union of Pure and Applied Chemistry). Chemical sen-

sors : definitions and classification / A. Hulanicki, S. Geab, F. Ingman // Pure and Applied Chemistry.- 1991.- V. 63.- № 9. - P. 1247-1250.

44. Heiland G. Principles and properties of some solid state chemical sensors / G. Heil-

and // Chemosensory Information Processing. - Springer, Berlin, Heidelberg, 1990. - С. 109-124.

45. Gopel W. Sensors a comprehensive survey / W. Gopel, J. Hesse, J. N. Zemel / Fun-

damentals and general aspects. - 1989. - V. 1. - P. 1-16.

46. Виглеб Д. Г. Датчики. Устройство и применение. / Д. Г. Виглеб.- Москва: Мир, 1989 г.- 196 с. - ISBN 5- 03-000634-6.

47. Датчики измерительных систем. Кн. 2. / Ж. Аш и др. - Москва : Мир. - 1992. -

424 с. - ISBN 5-03-001641-4.

48. Gardner J. W. Microsensors : principles and applications / J. W. Gardner. - Chiche-

ster : Wiley. - 1994. - 331 p. - ISBN 0-471-94135-2.

49. Bartlett P. N. Odour sensors for an electronic nose / P. N. Bartlett, J. W. Gardner //

Sensors and sensory systems for an electronic nose // J. W. Gardner, P. N. Bartlett.- Dordrecht : Kluwer. - 1992. - 327 pp.- P. 31-51.

50. Horner G. Desired and achieved characteristics of sensor arrays / G. Horner, R.

Muller // Sensors & sensory systems for an electronic nose // J. W. Gardner, P. N. Bartlett.- Dordrecht : Kluwer. - 1992. - 327 pp.- P. 181-196.

51. Monkman G. Bio-chemical sensors / G. Monkman // Sensor Review. - 1996.- V.

16.- № 4.- P. 40-44.

52. Gardner J. W. Performance definition and standardization of electronic noses / J. W.

Gardner, P. N. Bartlett // Sensors & Actuators B.- 1996.- V. 33.- P. 60-67.

53. Nagle H. T. The how and why of electronic noses / H. T. Nagle, R. Gutierrez-

Osuna, S. S. Schiffman // IEEE Spectrum.- 1998.- September. - P. 22-34.

54. Smart single-chip gas sensor microsystem / C. Hagleitner, A. Hierlemann, D. Lange

et al // Nature.- 2001.-V. 414.- P. 293-296.

55. Microsensor and single chip integrated microsensor system / H. Baltes, D. Barretti-

no, D. Graf et al // US Patent 2004-0075140.- Publ. Apr. 22.- 2004.

56. CMOS hotplate microsensors / M. Graf, D. Barrettino, A. Hierlemann et al / Berlin :

Springer. - 2007. - 125 pp.- ISBN 978-3-540-69561-5.

57. Barsan N. Fundamental and practical aspects in the design of nanoscaled SnO2 gas

sensors: a status report / N. Barsan, M. Schweizer-Berberich, W. Gopel et al // J. Anal. Chem.- 1999.- V. 365.- P. 287-304.

58. A chemical-detecting system based on a cross-reactive optical sensor array / T. A.

Dickinson, J. White, D. R. Walt et al // Nature.- 1996.- V. 382.- P. 697-700.

59. Convergent, self-encoded bead sensor arrays in the design of an artificial nose / T.

A. Dickinson, K. L. Michael, D. R. Walt et al // Anal. Chem.- 1999.- V. 71.- P. 2192-2198.

60. Decoding beads in a randomly assembled optical nose / B. G. Kermani, I. Fomenko,

T. Kotseroglou et al // Sensors and Actuators B.- 2006. - V. 117. - P. 282-285.

61. Li, Z. The optoelectronic nose / Z. Li, K. S. Suslick / Accounts of Chemical Re-

search.- 2020. - V. 54 (4). - P. 950-960.

62. Rakow N. A. A colorimetric sensor array for odour visualization / N. A. Rakow, K.

S. Suslick // Nature.- 2000.- V. 406.- P. 710-713.

63. Suslick K. S. An optoelectronic nose: colorimetric sensor arrays / K. S. Suslick //

MRS Bulletin. - 2004.- V. 29.- P. 720-725.

64. Colorimetric sensor arrays for volatile organic compounds / M. C. Janzen, J. B. Ponder, D. P. Bailey et al // Anal. Chem.- 2006.- V. 78.- P. 3591-3600.

65. New miniaturized SAW-sensor array for organic gas detection driven by multip-

lexed oscillators / M. Rapp, J. Reibel, A. Voigt et al // Sensors and Actuators B.-2000.- V. 65.- P. 169-172.

66. A novel electronic nose based on miniaturized SAW sensor arrays coupled with

SPME enhanced headspace-analysis and its use for rapid determination of volatile

organic compounds in food quality monitoring / N. Barie, M. Bucking, M. Rapp // Sensors and Actuators B.- 2006.- V. 114.- P. 482-488.

67. A cantilever array based artificial nose / M. K. Baller, H. P. Lang, J. Fritz et al // Ul-

tramicroscopy.- 2000.- V. 82.- P. 1-9.

68. Translating biomolecular recognition into nanomechanics / J. Fritz, M. K. Baller, H.

P. Lang et al // Science.- 2000.- V. 288.- P. 316-318.

69. Quantitative time-resolved measurement of membrane protein-ligand interactions

using microcantilever array sensors / T. Braun, M. K. Ghatkesar, N. Backmann et al // Nature Nanotechnology.- 2009.- V. 4.- P. 179-185.

70. Freund M. S. A chemically diverse conducting polymer-based "electronic nose / M.

S. Freund, N. S. Lewis // Proceedings of National Academy Sciences of USA.-1995.- V. 92.- P. 2652-2656.

71. Array-based vapor sensing using chemically sensitive, carbon black-polymer resis-

tors / M. C. Lonergan, E. J. Severin, B. J. Doleman et al // Chem. Mater.- 1996.- V. 8.- P. 2298-2312.

72. Reception tuning of gas-sensor microsytems by selective coatings / P. Althainz, A.

Dahlke, M. Frietsch-Klarhof et al // Sensors and Actuators B.- 1995. - V. 24-25.-P. 366-369.

73. Althainz P. Sensor for reducing or oxidizing gases / P. Althainz, J. Goschnick // Па-

тент США.- 1998.- № 5783154.

74. Molecular modeling of polymer composite-analyte interactions in electronic nose

sensors / A. V. Shevade, M. A. Ryan, M. L. Homer et al // Sensors and Actuators B.- 2003.- V. 93.- P. 84-91.

75. Monitoring the air quality in a closed chamber using an electronic nose / M. A.

Ryan, M. L. Homer, M. G. Buehler et al // SAE transactions. - 1997. - P. 10141019.

76. Сенсор сероводорода на основе ZnO-Ag, работающий в нестационарном тем-

пературном режиме / А. В. Шапошник, Звягин А.А., Дьяконова О. В. и др. // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2021. - Т. 23. - № 4. - P. 637-643.77. The gas multisensor chip fabricated by direct electrochemical deposi-

tion of tin oxide / F. S. Fedorov, D. V. Podgainov, V. V. Sysoev et al // IEEE Sensors. - 2015. - P. 1-4.

78. The multisensor array based on grown-on-chip zinc oxide nanorod network for selective discrimination of alcohol vapors at sub-ppm range / A. Bobkov, A. S. Va-rezhnikov, V. V. Sysoev et al // Sensors. - 2019. - V. 19. - № 19. - P. 4265.

79.Titanium oxide nanotube arrays prepared by anodic oxidation / D. Gong, C.A. Grimes, O.K. Varghese et al // Journal of Materials Research. - 2001. - V. 16. -P. 3331-3335.

80. Amorphous TiO2 nanotube arrays for low-temperature oxygen sensors / H.F. Lu, F.

Li, G. Liu at al // Nanotechnology. - 2008. - V. 19. - № 40. -405504.

81. Role of interface interactions in the sensitivity of sulfur-modified single-walled car-

bon nanotubes for nitrogen dioxide gas sensing / O. V. Sedelnikova, V. I. Sysoev, A. V. Okotrub et al. // Carbon. - 2022. - V. 186. - P. 539-549.

82. Mermin N. D. Absence of ferromagnetism or antiferromagnetism in one-or two-

dimensional isotropic Heisenberg models / N. D. Mermin, H. Wagner // Physical Review Letters. - 1966. - V. 17. - № 22. - P. 1133-1136.

83. Wallace P. R. The band theory of graphite / P. R. Wallace // Physical Review. -

1947. - V. 71. - № 9. - P. 622.

84. 2D materials: to graphene and beyond / R. Mas-Balleste, C. Gomez-Navarro, F.

Zamora et al // Nanoscale. - 2011. - V. 3. - № 1. - P. 20-30.

85. Electric field effect in atomically thin carbon films / K. S. Novoselov, A. K. Geim,

S. V Morozov et al // Science. - V. 306. - 2004. - P. 666-669.

86. Experimental review of graphene / D.R. Cooper, A. Benjamin, G. Nageswara et al //

ISRN Condensed Matter Physics. - 2011. - V. 2012. - P. 1-56.

87. The electronic properties of graphene / A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres

et al // Rev. Mod. Phys. - V. 81. - 2009. - P. 109-162.

88. Мошников, В. А. Новые углеродные материалы: учеб. пособие / В. А. Мошни-

ков, О. А. Александрова.- СПб.: изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2008, 92 с.

89. Substrate-free gas-phase synthesis of graphene sheets / Albert D., Velimir R., Mi-

chael F. et al //Nano letters. - 2008. - V. 8. - № 7. - P. 2012-2016.

90. Geim, A. K. The rise of graphene / A. K. Geim, K. S. Novoselov // Nature Mate-

rials. - V. 6. - 2007. - P. 183-191.

91. Novoselov K. S. Two-dimensional atomic crystals / K. S. Novoselov, D. Jiang, F.

Schedin // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2005. - Т. 102. -№ 30. - P. 10451-10453.

92. Detection of individual gas molecules adsorbed on grapheme / F. Schedin, A. K.

Geim, K. S. Novoselov et al //Nature Materials. - 2007. - V. 6. - № 9. - P. 652655.

93. Laterally extended atomically precise graphene nanoribbons with improved electric-

al conductivity for efficient gas sensing / M. M. Pour, A. Lashkov, A. Sinitskii et al // Nature Communications. - 2017. - V. 8. - № 1. - P. 1-9.

94. Highly selective gas sensor arrays based on thermally reduced graphene oxide / A.

Lipatov, A. S. Varezhnikov, A. Sinitskii et al // Nanoscale. - 2013. - V. 5. - № 12.

- P. 5426-5434.

95. Titanium trisulfide (TiS3): a 2D semiconductor with quasi-1D optical and electronic

properties / J. O. Island, B. Robert, B. Mariam et al // Scientific Reports. - 2016.

- V. 6. - № 1. - P. 1-7.

96. Few-layered titanium trisulfide (TiS3) field-effect transistors / A. Lipatov, M. W.

Peter, A. Sinitskii et al // Nanoscale. - 2015. - V. 7. - № 29. - P. 12291-12296.

97. Time-resolved measurements of photocarrier dynamics in TiS3 nanoribbons / Q.

Cui, A. Lipatov, H. Zhao et al // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2016. - V. 8. - № 28. - P. 18334-18338.

98. Сысоев В. В. Газовый сенсор хеморезистивного типа на основе вискеров сульфида титана и способ его изготовления/ В. В. Сысоев, А. В. Лашков, И.А. Плугин // Патент ЕАПО.- 2021.- № 037810.

99. Two-dimensional molybdenum carbide (MXene) as an efficient electrocatalyst for

hydrogen evolution / Z. W. She, K. D. Fredrickson, A. Vojvodic et al // ACS Energy Letters. - 2016. - V. 1. - № 3. - P. 589-594.

100. Interacting carbon nitride and titanium carbide nanosheets for high-performance oxygen evolution / T. Y. Ma, J. L. Cao, S. Z. Qiao et al // Angewandte Chemie Int. Ed. - 2016. - V. 55. - № 3. - P. 1138-1142.

101. Zhao Y. Self-supporting oxygen reduction electrocatalysts made from a nitrogen-rich network polymer / Y. Zhao, K. Watanabe, K. Hashimoto // Journal of the American Chemical Society. - 2012. - V. 134. - № 48. - P. 19528-19531.

102. Conductive two-dimensional titanium carbide 'clay' with high volumetric capacitance / M. Ghidiu, M. R. Lukatskaya, M. W. Barsoumet et al // Nature. - 2014. - V. 516. - № 7529. - P. 78-81.

103. Magnuson M. Chemical bonding and electronic-structure in MAX phases as viewed by X-ray spectroscopy and density functional theory / M. Magnuson, M. Mattesini //Thin Solid Films. - 2017. - V. 621. - P. 108-130.

104. Two-dimensional nanocrystals produced by exfoliation of Ti3AlC2 / M. Naguib, M. Kurtoglu, M. W. Barsoum et al // Advanced Materials. - 2011. - V. 23. - № 37. -P. 4248-4253.

105. MXenes: a new family of two-dimensional materials / M. Naguib. V. N. Mochalin, Y. Gogotsi et al // Advanced Materials. - 2014. - V. 26. - № 7. - P. 992-1005.

106. Barsoum M. W. MAX phases: properties of machinable ternary carbides and nitrides. - John Wiley & Sons, 2013.

107. Chakraborty P. MXene: A New Trend in 2D Materials Science / P. Chakraborty, T. S. Dasgupta // Comprehensive Nanoscience and Nanotechnology. - 2019.- V.1 -P. 319-330.

108. Flexible MXene/carbon nanotube composite paper with high volumetric capacitance / M. Q. Zhao, C. E. Ren, Y. Gogotsi et al // Advanced Materials. - 2015. - V. 27. - № 2. - P. 339-345.

109. Intercalation and delamination of layered carbides and carbonitrides / O. Mashtalir, M. Naguib, Y. Gogotsi et al // Nature Communications. - 2013. - V. 4. - № 1. - P. 1-7.

110. Cation intercalation and high volumetric capacitance of two-dimensional titanium carbide / M. R. Lukatskaya, O. Mashtalir, Y. Gogotsi et al // Science. - 2013. - V. 341. - № 6153. - P. 1502-1505.

111. Surface and heterointerface engineering of 2D MXenes and their nanocomposites: insights into electro-and photocatalysis / J. Peng, X. Chen, N. Li et al // Chem. -2019. - V. 5. - № 1. - P. 18-50.

112. MXene: An emerging material for sensing and biosensing / A. Sinha, H. Dhanjai, R. Chen et al // TrAC Trends in Analytical Chemistry. - 2018. - V. 105. - P. 424435.

113. MXene: an emerging two-dimensional material for future energy conversion and storage applications / N. K. Choudhary, H. Jin, K. Lee et al // Journal of Materials Chemistry A. - 2017. - V. 5. - № 47. - P. 24564-24579.

114. Zhang X. MXene-based materials for electrochemical energy storage / X. Zhang, Z. Zhang, Z. Zhou // Energy Chem. - 2018. - V. 27. - P. 73-85.

115. Tang Q. Are MXenes promising anode materials for Li ion batteries? Computational studies on electronic properties and Li storage capability of Ti3C2 and Ti3C2X2 (X= F, OH) monolayer / Q. Tang, Z. Zhou, P. Shen // Journal of the American Chemical Society. - 2012. - V. 134. - № 40. - P. 16909-16916.

116. Gao G. 2D MXenes: a new family of promising catalysts for the hydrogen evolution reaction / G. Gao, A.P. O'Mullane, A. Du // Acs Catalysis. - 2017. - V. 7. -№ 1. - P. 494-500.

117. An extraordinarily stable catalyst: Pt NPs supported on two-dimensional Ti3C2X2 (X= OH, F) nanosheets for oxygen reduction reaction / X. Xie, S. Chen, Z. Wei et al // Chemical Communications. - 2013. - V. 49. - № 86. - P. 10112-10114.

118. Ti3C2 MXene co-catalyst on metal sulfide photo-absorbers for enhanced visible-light photocatalytic hydrogen production / J. Ran, G. Gao, S. Z. Qiao et al // Nature Communications. - 2017. - V. 8. - № 1. - P. 1-10.

119. Searching for highly active catalysts for hydrogen evolution reaction based on O-terminated MXenes through a simple descriptor / C. Ling, L. Shi, J. Wang et al // Chemistry of Materials. - 2016. - V. 28. - № 24. - P. 9026-9032.

120. Two-dimensional Ti3C2 coating as an emerging protective solid-lubricant for tri-bology / W. Lian, Y. Mai, X. Jie et al // Ceramics International. - 2018. - V. 44. -№ 16. - P. 20154-20162.

121. Multi-layer Ti3C2Tx-nanoparticles (MXenes) as solid lubricants-Role of surface terminations and intercalated water / A. Rosenkranz, P. G. Grutzmacher, Z. Zhang et al // Applied Surface Science. - 2019. - V. 494. - P. 13-21.

122. Hydrophobic, flexible, and lightweight MXene foams for high-performance electromagnetic-interference shielding / J. Liu, H. B. Zhang, Z. Z. Yu et al // Advanced Materials. - 2017. - V. 29. - № 38. - P. 1702367.

123. Electromagnetic interference shielding with 2D transition metal carbides (MXenes) / F. Shahzad, M. Alhabeb, Y. Gogotsi et al // Science. - 2016. - V. 353. - № 6304.

- P. 1137-1140.

124. 2D carbide MXene Ti2CTX as a novel high-performance electromagnetic interference shielding material / X. Li, X. Yin, L. Zhang et al // Carbon. - 2019. - V. 146.

- P. 210-217.

125. Ultralight MXene-based aerogels with high electromagnetic interference shielding performance / R. Bian, G. He, D. Cai et al // Journal of Materials Chemistry C. -2019. - V. 7. - № 3. - P. 474-478.

126. Barium removal from synthetic natural and produced water using MXene as two dimensional (2-D) nanosheet adsorbent / A. K. Fard, G. Mckay, M. A. Atieh et al // Chemical Engineering Journal. - 2017. - V. 317. - P. 331-342.

127. Unique lead adsorption behavior of activated hydroxyl group in two-dimensional titanium carbide / Q. Peng, J. Guo, Y. Tian et al // Journal of the American Chemical Society. - 2014. - V. 136. - № 11. - P. 4113-4116.

128. A two-dimensional lamellar membrane: MXene nanosheet stacks / L. Ding, Y. Wei, H. Wang et al // Angewandte Chemie Int. Ed. - 2017. - V. 56. - № 7. - P. 1825-1829.

129. Room temperature gas sensing of two-dimensional titanium carbide (MXene) / E. Lee, A. V. Mohammadi, D. J. Kim et al // ACS Applied Materials & Interfaces. -2017. - V. 9. - № 42. - P. 37184-37190.

130. Metallic Ti3C2Tx MXene gas sensors with ultrahigh signal-to-noise ratio / S. J. Kim, H. J. Koh, H. T. Jung et al // ACS nano. - 2018. - V. 12. - № 2. - P. 986993.

131. A novel nitrite biosensor based on the direct electrochemistry of hemoglobin immobilized on MXene-Ti3C2 / H. Liu, C. Duan, Z. Zhu et al // Sensors and Actuators B: Chemical. - 2015. - V. 218. - P. 60-66.

132. MXene-enabled electrochemical microfluidic biosensor: applications toward mu l-ticomponent continuous monitoring in whole blood / J. Liu, X. Jiang, H. Zhang et al // Advanced Functional Materials. - 2019. - V. 29. - № 6. - P. 1807326.

133. Photoluminescent Ti3C2 MXene quantum dots for multicolor cellular imaging / Q. Xue, H. Zhang, C. Zhi et al // Advanced Materials. - 2017. - V. 29. - № 15. - C. 1604847.

134. Chimeric DNA-functionalized titanium carbide MXenes for simultaneous mapping of dual cancer biomarkers in living cells / S. Wang, S. Wei, S. Yao et al // Analytical Chemistry. - 2018. - V. 91. - № 2. - P. 1651-1658.

135. Monolayer Ti2CO2: a promising candidate for NH3 sensor or capturer with high sensitivity and selectivity / X. Yu, Y. Li, B. Xiao et al // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2015. - V. 7. - № 24. - P. 13707-13713.

136. MXenes: reusable materials for NH3 sensor or capturer by controlling the charge injection / B. Xiao, Y. Li, J. Cheng et al // Sensors and Actuators B: Chemical. -2016. - V. 235. - P. 103-109.

137. Anasori B. 2D metal carbides and nitrides (MXenes) for energy storage / B. Ana-sori, M.R. Lukatskaya, Y. Gogotsi // Nature Reviews Materials. - 2017. - V. 2. -№ 2. - P. 1-17.

138. Two-dimensional transition metal carbides / M. Naguib, O. Mashtalir, M. W. Barsoum // ACS Nano. - 2012. - V. 6. - № 2. - P. 1322-1331.

139. MXene: a promising transition metal carbide anode for lithium-ion batteries / M. Naguib, J. Come, Y. Gogotsi et al // Electrochemistry Communications. - 2012. -V. 16. - № 1. - P. 61-64.

140. Guidelines for synthesis and processing of two-dimensional titanium carbide (Ti3C2Tx MXene) / M. Alhabeb, K. Maleski, Y. Gogotsi et al // Chemistry of Materials. - 2017. - V. 29. - № 18. - P. 7633-7644.

141. Two-dimensional MXenes: From morphological to optical, electric, and magnetic properties and applications / X. Jiang, A. V. Kuklin, P. N. Prasad et al // Physics Reports. - 2020. - V. 848. - P. 1-58.

142. Lee E., Kim D. J. Recent exploration of two-dimensional MXenes for gas sensing: From a theoretical to an experimental view //Journal of The Electrochemical Society. - 2019. - V. 167. - № 3. - P. 037515.

143. Effect of synthesis on quality, electronic properties and environmental stability of individual monolayer Ti3C2 MXene flakes / A. Lipatov, M. Alhabeb, A. Sinitskii et al // Advanced Electronic Materials. - 2016. - V. 2. - № 12. - P. 1600255.

144. Complexity of intercalation in MXenes: Destabilization of urea by two-dimensional titanium carbide / S. H. Overbury, A. I. Kolesnikov, M. Naguib et al // Journal of the American Chemical Society. - 2018. - V. 140. - № 32. - P. 1030510314.

145. Liquid exfoliation of layered materials / V. Nicolosi, M. Chhowalla, J. N. Coleman et al // Science. - 2013. - V. 340. - № 6139. - P. 1226419.

146. Large-scale delamination of multi-layers transition metal carbides and carboni-trides "MXenes" / M. Naguib, R.R. Unocic, J. Nanda et al // Dalton Transactions. - 2015. - V. 44. - № 20. - P. 9353-9358.

147. A two-dimensional biodegradable niobium carbide (MXene) for photothermal tumor eradication in NIR-I and NIR-II biowindows / H. Lin, S. Gao, J. Shin et al // Journal of the American Chemical Society. - 2017. - V. 139. - № 45. - P. 1623516247.

148. Synthesis and characterization of 2D molybdenum carbide (MXene) / J. Halim, S. Kota, M. W. Barsoum et al // Advanced Functional Materials. - 2016. - V. 26. -№ 18. - P. 3118-3127.

149. A two-dimensional zirconium carbide by selective etching of Al3C3 from nanola-minated Zr3Al3C5 / J. Zhou, X. Zha. Q. Huang et al // Angewandte Chemie Int. Ed.

- 2016. - V. 55. - № 16. - P. 5008-5013.

150. Synthesis and electrochemical properties of two-dimensional hafnium carbide / J. Zhou, X. Zha, Q. Huang et al // ACS Nano. - 2017. - V. 11. - № 4. - P. 38413850.

151. Two-dimensional, ordered, double transition metals carbides (MXenes) / B. Ana-sori, Y. Xie, M. W. Barsoum // ACS Nano. - 2015. - V. 9. - P. 9507-9516.

152. Two-dimensional Mo133C MXene with divacancy ordering prepared from parent 3D laminate with in-plane chemical ordering / Q. Tao, M. Dahlqvist, J. Rosen et al // Nature Communications. - 2017. - V. 8. - № 1. - P. 1-7.

153. New two-dimensional niobium and vanadium carbides as promising materials for Li-ion batteries / M. Naguib, J. Halim, M. W. Barsoum et al // Journal of the American Chemical Society. - 2013. - V. 135. - № 43. - P. 15966-15969.

154. Tailoring structure, composition, and energy storage properties of MXenes from selective etching of in-plane, chemically ordered MAX phases / I. Persson, A. el Ghaaly, P.O.A. Persson et al // Small. - 2018. - V. 14. - № 17. - P. 1703676.

155. Adding a new member to the MXene family: synthesis, structure, and electrocata-lytic activity for the hydrogen evolution reaction of V4C3Tx / M. H. Tran, T. Schafer, C. S. Birkel et al // ACS Applied Energy Materials. - 2018. - V. 1. - № 8. - P. 3908-3914.

156. Synthesis and characterization of two-dimensional Nb4C3 (MXene) / M. Ghidiu, M. Naguib, M.W. Barsoum et al // Chemical Communications. - 2014. - V. 50. -№ 67. - C. 9517-9520.

157. Two-dimensional Nb-based M4C3 solid solutions (MXenes) / J. Yang, M. Naguib, M. W. Barsoum et al // Journal of the American Ceramic Society. - 2016. - V. 99.

- № 2. - P. 660-666.

158. Soundiraraju B. Two-dimensional titanium nitride (Ti2N) MXene: synthesis, characterization, and potential application as surface-enhanced Raman scattering sub-

strate / B. Soundiraraju, B. K. George //ACS Nano. - 2017. - V. 11. - № 9. - P. 8892-8900.

159. Process safety analysis for Ti3C2Tx MXene synthesis and processing / P. Lakhe, E. M. Prehn, M. J. Green et al // Industrial & Engineering Chemistry Research. -2019. - V. 58. - № 4. - P. 1570-1579.

160. Recent advance in MXenes: a promising 2D material for catalysis, sensor and chemical adsorption / J. Zhu, W. Ha, P. Zhao et al // Coordination Chemistry Reviews. - 2017. - V. 352. - P. 306-327.

161. A new etching environment (FeF3/HCl) for the synthesis of two-dimensional titanium carbide MXenes: a route towards selective reactivity vs. water / X. Wang, C. Garnero, S. Celerier et al // Journal of Materials Chemistry A. - 2017. - V. 5. - № 41. - P. 22012-22023.

162. Transparent conductive two-dimensional titanium carbide epitaxial thin films / J. Halim, M.R. Lukatskaya, M.W. Barsoum et al // Chemistry of Materials. - 2014. -V. 26. - № 7. - P. 2374-2381.

163. Venkateshalu S. MXenes—A new class of 2D layered materials: Synthesis, properties, applications as supercapacitor electrode and beyond / S. Venkateshalu, A. N. Grace //Applied Materials Today. - 2020. - V. 18. - P. 100509.

164. Two-dimensional MXene Ti3C2 produced by exfoliation of Ti3AlC2 / Y. Feng, Y. Yu, L. Song et al // Materials & Design. - 2017. - V. 114. - P. 161-166.

165. Yu T. Two-dimensional titanium carbide MXenes and their emerging applications as electrochemical sensors / T. Yu, C. B. Breslin // Journal of The Electrochemical Society. - 2019. - V. 167. - № 3. - P. 037514.

166. Element replacement approach by reaction with Lewis acidic molten salts to synthesize nanolaminated MAX phases and MXenes / M. Li, J. Lu, Q. Huang et al // Journal of the American Chemical Society. - 2019. - V. 141. - № 11. - P. 47304737.

167. Electrochemical etching of Ti2AlC to Ti2CTx (MXene) in low-concentration hydrochloric acid solution / W. Sun, S.A. Shah, M. J. Green // Journal of Materials Chemistry A. - 2017. - V. 5. - № 41. - P. 21663-21668.

168. Fluoride-free synthesis of two-dimensional titanium carbide (MXene) using a binary aqueous system / S. Yang, P. Zhang, X. Feng et al // Angewandte Chemie. -2018. - V. 130. - № 47. - P. 15717-15721.

169. Selective etching of silicon from Ti3SiC2 (MAX) to obtain 2D titanium carbide (MXene) / M. Alhabeb, K. Maleski, Y. Gogotsi et al // Angewandte Chemie. -2018. - V. 130. - № 19. - P. 5542-5546.

170. MXene electrode for the integration of WSe2 and MoS2 field effect transistors / J. Xu, J. Shim, S. Lee // Advanced Functional Materials. - 2016. - V. 26. - № 29. -P. 5328-5334.

171. The thermal and electrical properties of the promising semiconductor MXene H2CO2 / X.H. Zha, Q. Huang, S. Du // Scientific Reports. - 2016. - V. 6. - № 1. -C. 1-10.

172. Control of electronic properties of 2D carbides (MXenes) by manipulating their transition metal layers / B. Anasori, C. Shi, Y. Gogotsi et al // Nanoscale Horizons.

- 2016. - V. 1. - № 3. - P. 227-234.

173. Novel electronic and magnetic properties of two-dimensional transition metal ca r-bides and nitrides / M. Khazaei, M. Arai, Y. Kawazoe et al // Advanced Functional Materials. - 2013. - V. 23. - № 17. - P. 2185-2192.

174. Electronic properties and applications of MXenes: a theoretical review / M. Khazaei, A. Ranjbar, S. Yunoki et al // Journal of Materials Chemistry C. - 2017. - V. 5. - № 10. - P. 2488-2503.

175. Hong L. First-principles study of size-and edge-dependent properties of MXene nanoribbons / L. Hong, R.F. Klie, S. Ogut // Physical Review B. - 2016. - V. 93. -№ 11. - P. 115412.

176. First-principles study of the electronic, optical and transport of few-layer semiconducting MXene / Y. Zhou, Z. Peng, S. Du et al // Computational Materials Science.

- 2019. - V. 168. - P. 137-143.

177. Liu Y. Schottky-barrier-free contacts with two-dimensional semiconductors by surface-engineered MXenes / Y. Liu, H. Xiao, W. A. Goddard // Journal of the American Chemical Society. - 2016. - V. 138. - № 49. - P. 15853-15856.

178. Anomalous absorption of electromagnetic waves by 2D transition metal carboni-tride Ti3CNTx (MXene) / A. Iqbal, F. Shahzad, K. Hantanasirisakul et al // Science. - 2020. - V. 369. - № 6502. - P. 446-450.

179. He J. New two-dimensional Mn-based MXenes with room-temperature ferromag-netism and half-metallicity / J. He, P. Lyu, P. Nachtigall // Journal of Materials Chemistry C. - 2016. - V. 4. - № 47. - P. 11143-11149.

180. Gogotsi Y. The rise of MXenes / Y. Gogotsi, B. Anasori // ACS Nano. - 2019. -V. 13. - № 8. - P. 8491-8494.

181. Partially oxidized Ti3C2Tx MXenes for fast and selective detection of organic vapors at part-per-million concentrations / H. Pazniak, I. A. Plugin, V. V. Sysoev et al // ACS Applied Nano Materials. - 2020. - V. 3. - № 4. - P. 3195-3204.

182. Mechanistic insight into the chemical exfoliation and functionalization of Ti3C2 MXene / P. Srivastava, A. Mishra, A. K. Singh // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2016. - V. 8. - № 36. - P. 24256-24264.

183. Maleski K. Dispersions of two-dimensional titanium carbide MXene in organic solvents / K. Maleski, V. N. Mochalin, Y. Gogotsi // Chemistry of Materials. -2017. - V. 29. - № 4. - P. 1632-1640.

184. Environmental stability of MXenes as energy storage materials / X. Li, Z. Huang, C. Zhi // Frontiers in Materials. - 2019. - V. 6. - P. 312.

185. Huang S. Hydrolysis of 2D transition-metal carbides (MXenes) in colloidal solutions / S. Huang, V. N. Mochalin // Inorganic Chemistry. - 2019. - V. 58. - № 3. -P. 1958-1966.

186. One-step synthesis of nanocrystalline transition metal oxides on thin sheets of disordered graphitic carbon by oxidation of MXenes / M. Naguib, O. Mashtair, M. W. Barsoum et al // Chemical Communications. - 2014. - V. 50. - № 56. - P. 7420-7423.

187. Synthesis and thermal stability of two-dimensional carbide MXene Ti3C2 / Z. Li, L. Wang, A. Zhou et al // Materials Science and Engineering: B. - 2015. - V. 191. -P. 33-40.

188. Thermal stability of two-dimensional Ti2C nanosheets / J. Li, Y. Du, C. Cui et al // Ceramics International. - 2015. - V. 41. - № 2. - P. 2631-2635.

189. Predicted surface composition and thermodynamic stability of MXenes in solution / M. Ashton, K. Mathew, S. B. Sinnot et al // The Journal of Physical Chemistry C. - 2016. - V. 120. - № 6. - P. 3550-3556.

190. Fabrication and thermal stability of two-dimensional carbide Ti3C2 nanosheets / K. Wang, Y. Zhou, M. Hong et al // Ceramics International. - 2016. - V. 42. - № 7. -P. 8419-8424.

191. Shein I. R. Graphene-like titanium carbides and nitrides Tin+ 1Cn, Tin+ 1Nn (n=

I, 2, and 3) from de-intercalated MAX phases: First-principles probing of their structural, electronic properties and relative stability / I. R. Shein, A. L. Ivanovskii // Computational Materials Science. - 2012. - V. 65. - P. 104-114.

192. Enyashin A. N. Two-dimensional titanium carbonitrides and their hydroxylated derivatives: structural, electronic properties and stability of MXenes Ti3C2- xNx(OH)2 from DFTB calculations / A. N. Enyashin, A. L. Ivanovskii //Journal of Solid State Chemistry. - 2013. - V. 207. - P. 42-48.

193. Dye adsorption and decomposition on two-dimensional titanium carbide in aqueous media / O. Mashtalir, K. M. Cook, Y. Gogotsi et al //Journal of Materials Chemistry A. - 2014. - V. 2. - № 35. - P. 14334-14338.

194. A comparative study on the oxidation of two-dimensional Ti3C2 MXene structures in different environments / R. Lotfi, M. Naguib, A.C.T. Van Duin et al // Journal of Materials Chemistry A. - 2018. - V. 6. - № 26. - P. 12733-12743.

195. In situ environmental transmission electron microscopy study of oxidation of two-dimensional Ti3C2 and formation of carbon-supported TiO2 / H. Ghassemi, W. Harlow, M. L. Taheri et al // Journal of Materials Chemistry A. - 2014. - V. 2. -№ 35. - C. 14339-14343.

196. Oxidation stability of colloidal two-dimensional titanium carbides (MXenes) / C. J. Zhang, S. Pinilaa, V. Nicolosi et al // Chemistry of Materials. - 2017. - V. 29. - №

II. - P. 4848-4856.

197. The importance of bulk Ti3+ defects in the oxygen chemistry on titania surfaces / E. Lira, F. Besenbacher et al // Journal of the American Chemical Society. - 2011.

- V. 133. - № 17. - P. 6529-6532.

198. Insights into the thermal and chemical stability of multilayered V2CTx MXene / R. Thakur, A. V. Mohammadi, C. A. Carrero et al // Nanoscale. - 2019. - V. 11. - № 22. - P. 10716-10726.

199. 2D transition metal carbide MXene as a robust biosensing platform for enzyme immobilization and ultrasensitive detection of phenol / L. Wu, X. Lu, J. Chen et al // Biosensors and Bioelectronics. - 2018. - V. 107. - P. 69-75.

200. Muckley E. S. Multi-modal, ultrasensitive, wide-range humidity sensing with Ti3C2 film / E. S. Muckley, M. Naguib, I. N. Ivanov // Nanoscale. - 2018. - V. 10.

- № 46. - P. 21689-21695.

201. Improvement of gas and humidity sensing properties of organ-like MXene by alkaline treatment / Z. Yang, A. Liu, G. Lu et al // ACS Sensors. - 2019. - V. 4. - № 5.

- P. 1261-1269.

202. Preparation of Ti3C2 and Ti2C MXenes by fluoride salts etching and methane ad-sorptive properties / F. Liu, A. Zhou, Q. Hu et al // Applied Surface Science. -2017. - V. 416. - P. 781-789.

203. Azofra L. M. Promising prospects for 2Dd2-d4M3C2 transition metal carbides (MXenes) in N2 capture and conversion into ammonia / L. M. Azofra, N. Li, Mac-Fararlane, C. Sun // Energy & Environmental Science. - 2016. - V. 9. - № 8. - P. 2545-2549.

204. Junkaew A. Enhancement of the selectivity of MXenes (M2C, M= Ti, V, Nb, Mo) via oxygen-functionalization: promising materials for gas-sensing and-separation / A. Junkaew, R. Arroyave // Physical Chemistry Chemical Physics. - 2018. - V. 20.

- № 9. - P. 6073-6082.

205. An organ-like titanium carbide material (MXene) with multilayer structure encapsulating hemoglobin for a mediator-free biosensor / F. Wang, C. Yang, J. Zhu // Journal of The Electrochemical Society. - 2014. - V. 162. - № 1. - P. B16.

206. Biofunctionalized two-dimensional Ti3C2 MXenes for ultrasensitive detection of cancer biomarker / S. Kumar, Y. Lei, K.N. Salama et al // Biosensors and Bioelec-tronics. - 2018. - V. 121. - P. 243-249.

207. Ultrathin MXene-micropattem-based field-effect transistor for probing neural activity / B. Xu, M. Zhu, P. Shi et al // Advanced Materials. - 2016. - V. 28. - № 17.

- P. 3333-3339.

208. Shankar S. S. Electrochemical determination of adrenaline using MXene/graphite composite paste electrodes / S. S. Shankar, R. M. Shereema, R. B. Rakhi //ACS Applied Materials & Interfaces. - 2018. - V. 10. - № 50. - P. 43343-43351.

209. Two-dimensional nanostructured materials for gas sensing / X. Liu., T. Ma., J. Zhang et al // Advanced Functional Materials. - 2017. - T. 27. - № 37. -1702168.

210. Chemical vapor sensing with monolayer MoS2 / F. K. Perkins, A. L. Friedman, B. T. Jonker // Nano Letters. - 2013. - V. 13. - № 2. - P. 668-673.

211. Detection of acetone vapor using graphene on polymer optical fiber / H. Zhang, K. Atul, K. Taesung et al // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. - 2011. - V. 11. - № 7. - P. 5939-5943.

212. Ti3C2 MXenes with modified surface for high-performance electromagnetic absorption and shielding in the X-band / M. Han, X. Yin, L. Cheng et al // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2016. - V. 8. - № 32. - P. 21011-21019.

213. Snow E. S. Chemical vapor detection using single-walled carbon nanotubes / E. S. Snow, F. K. Perkins, J. A. Robinson // Chemical Society Reviews. - 2006. - V. 35.

- № 9. - P. 790-798.

214. MXene/SnO2 heterojunction based chemical gas sensors / T. He, W. Liu, T. Lv et al // Sensors and Actuators B: Chemical. - 2021. - V. 329. - P. 129275.

215. Low-temperature plasma-enhanced atomic layer deposition of tin (iv) oxide from a functionalized alkyl precursor: fabrication and evaluation of SnO2-based thin-film transistor devices / L. Mai, D. Zanders, D. Rogalla et al // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2019. - V. 11. - № 3. - P. 3169-3180.

216. Zhang Q. Nanoplating of a SnO2 thin-film on MXene-based sponge for stable and efficient solar energy conversion / Q. Zhang, Z. Fu, H. Yu, S. Chen // Journal of Materials Chemistry A. - 2020. - V. 8. - № 16. - P. 8065-8074.

217. Two-dimensional vanadium carbide MXene for gas sensors with ultrahigh sensitivity toward nonpolar gases / E. Lee, A. V. Mohammadi, D. J. Kim et al // ACS Sensors. - 2019. - V. 4. - № 6. - P. 1603-1611.

218. Vanadium-doped tin oxide porous nanofibers: Enhanced responsivity for hydrogen detection / X. Xu, M. Yin, C. Wang et al // Talanta. - 2017. - V. 167. - P. 638644.

219. Wang Y. T. Hollow V2O5 nanoassemblies for high-performance room-temperature hydrogen sensors / Y. T. Wang, W. T. Whang, C. H. Chen // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2015. - V. 7. - № 16. - P. 8480-8487.

220. Simo A. One-dimensional vanadium dioxide nanostructures for room temperature hydrogen sensors / A. Simo, B. Mwakikunga, M. Maaza // Sensors & Transducers. - 2015. - V. 189. - № 6. - P. 143.

221. Theoretical insights into the uranyl adsorption behavior on vanadium carbide MXene / Y. J. Zhang, Z. J. Zhou, W. Q. Shi et al //Applied Surface Science. -2017. - V. 426. - P. 572-578.

222. Zhang H. Ultrathin two-dimensional nanomaterials / H. Zhang //ACS Nano. -2015. - V. 9. - № 10. - P. 9451-9469.

223. Elastic properties of 2D Ti3C2Tx MXene monolayers and bilayers / A. Lipatov, H. Lu, A. Sinitskii // Science Advances. - 2018. - V. 4. - № 6. -eaat0491.

224. Temperature gradient effect on gas discrimination power of a metal-oxide thin-film sensor microarray / V. V. Sysoev, I Kiselev, J. Goschnick // Sensors. - 2004. - V. 4. - № 4. - P. 37-46.

225. Binder-free Ti3C2Tx MXene electrode film for supercapacitor produced by electro-phoretic deposition method / S. Xu, G. Wei, W. Han et al // Chemical Engineering Journal. - 2017. - V. 317. - P. 1026-1036.

226. Three-dimensional porous MXene/layered double hydroxide composite for high performance supercapacitors / Y. Wang, H. Dou, X. Hao et al // Journal of Power Sources. - 2016. - V. 327. - P. 221-228.

227. MXene/graphene hybrid fibers for high performance flexible supercapacitors / Q. Yang, Z. Xu, C. Gao et al // Journal of Materials Chemistry A. - 2017. - V. 5. - № 42. - P. 22113-22119.

228. Nanohybrids of a MXene and transition metal dichalcogenide for selective detection of volatile organic compounds / W. Y. Chen, X. Jiang, L. Stanciu et al // Nature Communications. - 2020. - V. 11. - № 1. - P. 1-10.

229. Henrion R., Henrion G. Multivariate Datenanalyse, Springer Verlag: Berlin, Heidelberg, New York, 1995. - P. 264.

230. Jurs P. C. Computational methods for the analysis of chemical sensor array data from volatile analytes / P. C. Jurs, G. A. Bakken, H. E. McClelland et al // Chemical Reviews. - 2000. - V. 100. - № 7. - P. 2649-2678.

231. High-temperature neutron diffraction and first-principles study of temperature-dependent crystal structures and atomic vibrations in Ti3AlC2, Ti2AlC, and Ti5Al2C3 / N. J. Lane, S. C. Vogel, M. W. Barsoum et all // Journal of Applied Physics. - 2013. - V. 113. - № 18. - P. 183519.

232. X-ray photoelectron spectroscopy of select multi-layered transition metal carbides (MXenes) / J. Halim, K. M. Cook, M. W. Barsoum et al // Applied Surface Science. - 2016. - V. 362. - P. 406-417.

233. OH-terminated two-dimensional transition metal carbides and nitrides as ultralow work function materials / M. Khazaei, M. Arai, S. Yunoki et al // Physical Review B. - 2015. - V. 92. - № 7. - P. 075411.

234. High-performance humidity sensor based on urchin-like composite of Ti3C2 MXene-derived TiO2 nanowires / N. Li, Y. Jiang, Z. Peng et al // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2019. - V. 11. - № 41. - P. 38116-38125.

235. Titania composites with 2D transition metal carbides as photocatalysts for hydrogen production under visible-light irradiation / H. Wang, R. Peng, Z. Wu et al // ChemSusChem. - 2016. - V. 9. - № 12. - P. 1490-1497.

236. Synthesis and characterization of 2D molybdenum carbide (MXene) / J. Halim, S. Kota, M. Naguib et al // Advanced Functional Materials. - 2016. - V. 26. - № 18. - P. 3118-3127.

237. A review on graphene-based gas/vapor sensors with unique properties and potential applications / T. Wang, D. Huang, L. Zhang et al // Nano-Micro Letters. -2016. - V. 8. - № 2. - P. 95-119.

238. Gu D. Effective work function of Pt, Pd, and Re on atomic layer deposited HfO2 / D. Gu, S. K. Dey, P. Majhi // Applied Physics Letters. - 2006. - V. 89. - № 8. - P. 082907.

239. Formation and resistivity of Mo2C on polycrystalline diamond according to the preparation conditions / E. Lucazeau, A. Deneuville, E. Gheeraert et al // Diamond and related materials. - 1996. - V. 5. - № 6-8. - P. 779-783.

240. UV-activated NO2 gas sensing by nanocrystalline ZnO: mechanistic insights from mass spectrometry investigations / A. Chizhov, P. Kutukov, M. Rumyantseva et al // Chemosensors. - 2022. - V. 10. - № 4. - P. 147.

241. Korotcenkov G. Conductometric metal oxide gas sensors / G. Korotcenkov, V. V. Sysoev // Chemical sensors: comprehensive sensor technologies. - 2011. - V. 4. -P. 39-186.

242. Sysoev V. V. Multisensor micro-arrays based on metal oxide nanowires for Electronic nose applications / V. V. Sysoev, E. Strelcov, A. Kolmakov // Metal Oxide Nanomaterials for Chemical Sensors. - 2013. - P. 465-502.

243. Intrinsic structural, electrical, thermal, and mechanical properties of the promising conductor Mo2C MXene / X. H. Zha, J. Yin, S. Du et al // The Journal of Physical Chemistry C. - 2016. - V. 120. - № 28. - P. 15082-15088.

244. Water sorption in MXene/polyelectrolyte multilayers for ultrafast humidity sensing / H. An, T. Habib, J. Lutkenhaus et al // ACS Applied Nano Materials. - 2019. -V. 2. - № 2. - P. 948-955.

245. High-performance humidity sensor based on urchin-like composite of Ti3C2 MXene-derived TiO2 nanowires / N. Li, Y. Jiang, Z. Peng // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2019. - V. 11. - № 41. - P. 38116-38125.

246. Multimodality of structural, electrical, and gravimetric responses of intercalated MXenes to water / E. S. Muckley, M. Naguib, I. N. Ivanov et al // ACS Nano. -2017. - V. 11. - № 11. - P. 11118-11126.

247. Smart Ti3C2Tx MXene fabric with fast humidity response and joule heating for healthcare and medical therapy applications / X. Zhao, L. Y. Wang, W. Yang et al // ACS Nano. - 2020. - V. 14. - № 7. - P. 8793-8805.

248. Flexible and multifunctional silk textiles with biomimetic leaf-like MXene/silver nanowire nanostructures for electromagnetic interference shielding, humidity monitoring, and self-derived hydrophobicity / L. X. Liu, W. Chen, Z. Z. Yu et al // Advanced Functional Materials. - 2019. - V. 29. - № 44. - P. 1905197.

249. Fully printed high performance humidity sensors based on two-dimensional materials / P. He, J. R. Brent, B. Derby et al // Nanoscale. - 2018. - V. 10. - № 12. - P. 5599-5606.

250. The room-temperature chemiresistive properties of potassium titanate whiskers versus organic vapors / A. S. Varezhnikov, F. S. Fedorov, V. V. Sysoev et al // Na-nomaterials. - 2017. - V. 7. - № 12. - P. 455.

251. A Blueprint for the synthesis and characterization of thiolated graphene / M. K. Rabchinskii, V. V. Sysoev, P. N. Brunkov et al // Nanomaterials. - 2021. - V. 12.

- № 1. -45.

252. Guiding graphene derivatization for the on-chip multisensor arrays: from the synthesis to the theoretical background / M. K. Rabchinskii, V. V. Sysoev et al // Advanced Materials Technologies. - 2022. -2101250.

253. Potassium polytitanate gas-sensor study by impedance spectroscopy / F. S. Fedorov, A. S. Varezhnikov, I. Kiselev et al //Analytica Chimica Acta. - 2015. - V. 897. - P. 81-86.

254. Irvine J. T. S. Electroceramics: characterization by impedance spectroscopy / J. T. S. Irvine, D. C. Sinclair, A. R. West // Advanced Materials. - 1990. - V. 2. - № 3.

- P. 132-138.

255. Jonscher A. K. The 'universal'dielectric response / A. K. Jonscher // Nature. -1977. - V. 267. - № 5613. - P. 673-679.

256. Dielectric anomalies due to grain boundary conduction in chemically substituted BiFeO3 / S. Kumari, N. Ortega, R. S. Katiyar et al //Journal of Applied Physics. -2015. - V. 117. - № 11. - P. 114102.

257. Pike G. E. Ac conductivity of scandium oxide and a new hopping model for conductivity / G. E. Pike // Physical Review B. - 1972. - V. 6. - № 4. - P. 1572.

258. Electrospun MXene/carbon nanofibers as supercapacitor electrodes / A. S. Levitt, M. Alhabeb, Y. Gogotsi et al //Journal of Materials Chemistry A. - 2019. - V. 7. -№ 1. - P. 269-277.

259. Antibacterial activity of Ti3C2Tx MXene / K. Rasool, M. Helal, K.A. Mahmoud et al // ACS Nano. - 2016. - V. 10. - P. 3674-3684.

260. Low temperature solution synthesis of reduced two dimensional Ti3C2 MXenes with paramagnetic behaviour / Y. Yoon, T.A. Le, M.W. Barsoum et al //Nanoscale. - 2018. - V. 10. - № 47. - P. 22429-22438.

261. Synthesis of two-dimensional titanium nitride Ti4N3 (MXene) / P. Urbankowski, B. Anasori, Y. Gogotsi et al // Nanoscale. - 2016. - V. 8. - № 22. - P. 11385-11391.

262. Preparation of high-purity V2C MXene and electrochemical properties as Li-ion batteries / F. Liu, J. Zhou, A. Zhou et al // Journal of the Electrochemical Society.

- 2017. - V. 164. - № 4. - P. A709.

263. Enhanced Li-ion accessibility in MXene titanium carbide by steric chloride termination / S. Kajiyama, L. Szabova, A. Yamada et al // Advanced Energy Materials.

- 2017. - V. 7. - № 9. -1601873.

264. Atomically resolved structural and chemical investigation of single MXene sheets / L. H. Karlsson, J. Birch, P. O. A. Persson et al // Nano Letters. - 2015. - V. 15. -№ 8. - P. 4955-4960.

265. Environmental friendly scalable production of colloidal 2D titanium carbonitride MXene with minimized nanosheets restacking for excellent cycle life lithium-ion batteries / F. Du, F. Tang, L. Pan et al // Electrochimica Acta. - 2017. - V. 235. -P. 690-699.

266. Capacitance of Ti3C2Tx MXene in ionic liquid electrolyte / Z. Lin, D. Bardara, Simon et al // Journal of Power Sources. - 2016. - V. 326. - P. 575-579.

2б7. http://www.rihtop.ru/diagnoseassistant/Substance.aspx?id= 15

ПРИЛОЖЕНИЕ Приложение А

Таблица П1.1 - Предельно допустимые концентрации (ПДК) веществ в воздухе

рабочей зоны [267]

Предельно допустимые концентрации, мг/м3

Концентрация, предот- Концентрация, обеспечи-

вращающая раздражаю- вающая допустимые (при-

щее действие, рефлектор- емлемые) уровни риска

ные реакции, запахи при при воздействии не менее

воздействии до 20-30 ми- 24 часов - среднесуточная

Наименование вещества нут - максимальная разо-

вая

Аммиак 20 -

Азотная кислота 2 -

Ацетон 800 200

Бензол 15 5

Бромметан 3 1

Бутанол 30 10

Водород фтористый 0,5 0,1

Водород хлористый 5 -

Гексан 900 300

Двуокись серы 10 -

Диметиламин 1 -