عنوان پایان‌نامه
ساخت و بررسی سنسور آلاینده های اگزوز خودرو های بنزینی با استفاده از نانو ساختارهای اکسید های فلزی نیمه رسانه
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-کاتالیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 57017
- تاریخ دفاع
- ۰۹ بهمن ۱۳۹۱
- دانشجو
- محمدحسین صابری
- استاد راهنما
- عباسعلی خدادادی, یداله مرتضوی
- چکیده
- با توجه به استفاده گسترده از خودروهای بنزینی، گازهای آلاینده خودروها از جمله مهم¬ترین آلاینده¬های زیست-محیطی محسوب می¬شوند. گاز خروجی از اگزوز خودروها دارای اکسیدهای نیتروژن (NOx)، مونوکسیدکربن (CO) و هیدروکربن¬های نسوخته (HCs) است که بسیار خطرناک¬اند. به¬این صورت باید تمهیداتی برای آشکارسازی و کنترل انتشار این ترکیبات اندیشید. از طرفی آنالیز گازهای خروجی از اگزوز می¬تواند امکان ایجاد سیستمی جهت عیب¬یابی در خودروها را فراهم کند. یکی از روش¬های آشکارسازی گازها، استفاده از سنسورهای اکسیدفلزی نیمه¬رسانا است. از جمله مشکلات سنسورهای نیمه¬رسانا می توان به عدم گزینش پذیری مناسب نسبت به یک ترکیب معین در بین ترکیبات مختلف موجود در گاز اشاره کرد. در پژوهش پیش رو سعی بر آن شده با استفاده از فیلترهای کاتالیستی از نوع پروسکایت، گازهای آلاینده خروجی از اگزوز را به صورت گزینش پذیر آشکارسازی کرد. در این پژوهش از Pt/SnO2 wt% 1و WO3 به¬عنوان مواد حساس سنسور و از LaMnO3، Pd/LaMnO3 wt% 1 و Pt/LaFeO3 wt% 1 به¬عنوان فیلترهای کاتالیستی استفاده شد. نانوذرات SnO2 و WO3 با استفاده از روش سل-ژل و پروسکایت¬ها با روش سنتز احتراقی تهیه شدند. پلاتین و پالادیم به¬عنوان ماده افزودنی با روش تلقیح افزوده شدند. برای تعیین مشخصات نمونه¬های سنتز شده از آنالیزهای تعیین سطح ویژه، پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی عبوری، احیای برنامه¬ریزی شده دمایی بوسیله هیدروژن و دفع برنامه ریزی شده دمایی اکسیژن استفاده شده است. میزان حساسیت سنسورها نسبت به گاز CO در محدوده غلظت 1-1/0 درصد، گاز NO (به¬عنوان منبع اکسیدهای نیتروژن) و C3H8 (به¬عنوان منبع هیدروکربن¬های نسوخته) در محدوده غلظت ppm1000-100 و در محدوده دمای °C400-150 در حضور و عدم حضور فیلترهای کاتالیستی به¬صورت مجزا و به¬صورت مخلوطی از گازها اندازه¬گیری شد. سنسور Pt/SnO2 wt% 1 به همراه فیلتر Pt/LaFeO3 wt% 1 بیشترین گزینش پذیری را نسبت به CO در محدوده دمایی °C250-150 بین نمونه¬های مورد آزمایش از خود نشان داد. هم¬چنین سنسور Pt/SnO2 wt% 1 به همراه فیلترهای Pt/LaFeO3 wt% 1 و Pd/LaMnO3 wt% 1 بهترین پاسخ¬ را به گاز C3H8 از خود نشان داد، به¬گونه¬ای که در حضور فیلتر Pd/LaMnO3 wt% 1 در محدوده دمایی °C400-250 سنسور قادر است به¬صورت گزینش¬پذیر گاز C3H8 را در مخلوط آشکارسازی کند. سنسور WO3 به همراه فیلتر Pd/LaMnO3 wt% 1 بهترین پاسخ را به گاز NO در مخلوط و در محدوده دمایی °C250-150 از خود نشان داد. واژه¬های کلیدی:سنسور نیمه¬رسانا، گاز اگزوز، گزینش پذیری، فیلتر کاتالیستی
- Abstract
- Nowadays, the capability to monitor and detect exhaust gases has become more and more important to optimize combustion operation through an on-board diagnosis system. Moreover, the detection and control on the exhaust gas pollutants is required by environmental legislations. In this work 1 wt% Pt/SnO2 and WO3 semiconductor metal oxide sensors and LaMnO3, 1 wt% Pd/LaMnO3 and 1 wt% Pt/LaFeO3 catalytic filters are used for selective detection of exhaust gas pollutants comprising CO, NOx and unburned hydrocarbons. WO3 and SnO2 nanoparticles synthesized by sol-gel method and perovskite filters synthesized via a combustion method. Pt and Pd added via impregnation. samples were characterized by XRD, BET, TEM, H2-TPR and O2-TPD. The sensors were tested for sensing CO in the range of 0.1-1 %, NO and C3H8 in the range of 100-1000 ppm, in the absence and presence of catalytic filter in the temperature window 150-400 ?C. 1 wt% Pt/SnO2 with 1 wt% Pt/LaFeO3 filter showed maximum selectivity toward CO in the range of 150-250 ?C. 1 wt% Pt/SnO2 with 1 wt% Pt/LaFeO3 and 1 wt% Pd/LaMnO3 filter showed best response toward C3H8, in the presence of 1 wt% Pd/LaMnO3 filter sensor can detect selectively C3H8 in mixture in the range of 250-400 ?C. Among the samples, WO3 with 1 wt% Pd/LaMnO3 filter showed best response toward NO in mixture in the range of 150-250 ?C. Keywords: semiconductor sensor, exhaust gas, selectivity, catalytic filter
