عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر نانو مواد افزودنی بر پایداری حسگر های گاز
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-کاتالیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1121.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 52611
- تاریخ دفاع
- ۲۹ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- سحر وحدتی فر
- استاد راهنما
- عباسعلی خدادادی, یداله مرتضوی
- چکیده
- مطالعات انجام گرفته در این تحقیق، پیرامون بررسی پایداری به عنوان یکی از مهمترین خصوصیات حسگرهای نیمه هادی گازها می باشد. نیمه هادی مورد استفاده در این پژوهش به عنوان پایه حسگر، SnO2 و Pt/SnO2 سنتز شده با روش روش سل- ژل و تلقیح خشک می باشد. همچنین به منظور بررسی تاثیر مواد افزودنی بر پایداری عملکرد حسگرهای گاز از مواد افزودنی شامل CeO2 ، MoO3 ، Sm2O3 و SiO2 به میزان 5 و 10% وزنی استفاده شده است. از آنجایی که یکی از عوامل موثر بر پایداری حسگرها پیش مراقبت های حرارتی مانند دمای کلسینه می باشد، مواد حساس سنتز شده در دماهای 700 و C?850 کلسینه می شوند. کلیه تستهای حسگری در این پژوهش نسبت به ppm 100 گاز CO در دمایC?250 و نسبت به ppm 5000 گاز CH4 در دمای C?400 انجام شده است. در این پژوهش سعی شده است که شرایطی را به منظور تسریع پدیده ها و تغییراتی که در طی استفاده طولانی مدت از حسگرهای گاز اتفاق می افتد، به حسگرهای گاز اعمال شود. بنابراین حسگرهای گاز را به مدت 15 روز در دمای C? 600 در معرض عبور هوای مرطوب با رطوبت نسبی 30-40% قرار داده و تستهای حسگری قبل و بعد از تست پایداری و همچنین در روزهای پنجم، هشتم و دوازدهم از تست پایداری انجام شده است. مشاهده شد که پلاتین افزوده شده به پایه دی اکسید قلع توانست تا حدودی روند کاهش حساسیت را از مقدار اولیه اش آهسته کند و تا حدودی در روزهای آخر تست پایداری تغییرات در حساسیت را طوری کاهش دهد که شرایط در حال سوق به سمت پایداری باشد. همچنین افزودن اکسید مولیبدن، اکسید سریم و اکسید سیلیسیم منجر به پایدارسازی عملکرد حسگر شدند، درحالیکه اکسید ساماریم چنین تاثیری را نداشت. افزایش دمای کلسینه بطور کلی تاثیر مثبتی بر پایداری و کاهش تغییرات حساسیت از مقدار اولیه اش داشت، اما افزایش غلظت ماده افزودنی دارای تاثیرات متفاوتی برای مواد مختلف بود. بطوریکه در مورد اکسید مولیبدن تغییر خاصی ایجاد نکرد، در مورد اکسید سریم عملکرد پایدار حسگر را به مرز ناپایداری برد هرچند عملکرد حسگر همچنان تقریبا پایدار ماند. در مورد اکسید سیلیسیم منجر به تقویت پایداری شد اما در مورد اکسید ساماریم هم منجر به کاهش شدید حساسیت شد وهم از لحاظ کمی پایداری حاصل شد اما از لحاظ کیفی در انتهای تست پایداری حساسیت از بین رفت.
- Abstract
- In this investigation the stability of semiconductor gas sensors was studied. The sensing materials used for the studied sensors fabrication were SnO2 and 1wt% Pt/SnO2 synthesized by a sol-gel method and dry impregnation. In order to investigate the effect of additives on gas sensors' stability, some additives such as CeO2, MoO3, Sm2O3 and SiO2 with the concentrations of 5 and 10 wt% are introduced to sensing materials. Since preannealing treatment is maybe an effective parameter on stability, sensing materials were calcined at 700 and 850?C. The effective parameters on stability were studied at accelerated conditions. This way, all of the fabricated sensors were exposed to humid air with 30-40% relative humidity. at 600?C for 15 days. Gas sensing measurements were carried out for fresh samples and at the 5th, 9th, 12th and 15th days. The gas sensing performance were measured for sensing 100 ppm of CO at 250 ?C and 5000 ppm CH4 at 400 ?C. It was observed that platinum introduction to SnO2 led to a decrease in the pace of sensitivity reduction and the drift in sensor performance reached to a stable trend at the final days. MoO3, CeO2 and SiO2 addition led to the sensors stabilization, while Sm2O3 presence did not have a stabilizing effect and sensitivity severely decreased until the end of period. An increase in calcinations temperature of the sensing materials suppressed the sensitivity drifts during the 15 days of the stability tests and was effective in improving the stability. However, an increase in the concentration of different additives did not have similar effects on stability, e.g., concentration increase in the case of MoO3 and CeO2 did not change the stability while in the case of Sm2O3 did not lead to a stable performance. Furthermore, an increase in SiO2 concentration had a positive effect on stabilizing the performance of the gas sensor
