عنوان پایان‌نامه
حسگر نانولوله هایکربنی عا ملدار شده برای گازهای شیمیا یی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی- فرآیندهای کاغذسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 820.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 40791
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۸۷
- دانشجو
- ام البنین علیزاده صحرائی
- استاد راهنما
- عباسعلی خدادادی, یداله مرتضوی
- چکیده
- نانولوله‌‌های کربنی (CNTs) به علت دارا بودن ساختار ویژه و خواص منحصر به فرد کاربردهای متعددی پیدا نموده اند که در این راستا اندازه کوچک، نسبت سطح به حجم بالا و ساختار توخالی سبب توجه بسیاری از محققان برای استفاده از این مواد جهت حسگرهای گازی شده است. هدف از این تحقیق، ساخت و بررسی عملکرد حسگر کامپوزیت نانولوله های کربنی عامل دار شده و دی اکسید قلع نسبت به گازهای 2-کلرواتیل اتیل سولفید و اتانول می باشد. در این راستا ابتدا دو نوع از نانولوله های کربنی تک دیواره(SWNTs) و چند دیواره (MWNTs) به ترتیب با استفاده از روشهای نشاندن کاتالیستی بخار شیمیایی (CCVD) در بستر ثابت و پیرولیز در حضور کاتالیست شناور، سنتز شده اند. نانولوله های سنتز شده پس از خالص سازی به دو روش شیمیایی و پلاسما عامل دار شده (F-CNTs)، و سپس جهت ساخت نانوکامپوزیت SnO2/F-CNTs به روش سونوشیمیایی مورد استفاده قرار گرفته اند. سپس رفتار حسگری نانوکامپوزیت ساخته شده با تغییر در مقدار نانولوله های کربنی عامل دار شده موجود در نانوکامپوزیت، دمای عملکرد و نوع نانولوله ( تک دیواره یا چند دیواره) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بررسی عملکرد حسگر کامپوزیتی دی اکسید قلع و نانو لوله‌های کربنی عامل دار شده با اسید نیتریک (A-F-CNTs) برای ppm100 گاز 2-کلرو اتیل اتیل سولفید نشان می دهد که مقدار بهینه ای برای افزایش A-F-CNTs وجود دارد که حساسیت حسگر در این مقدار بهینه، ماکزیمم است. این مقدار بهینه در مورد کامپوزیتهای ساخته شده با A-F-SWNTs به ازای Wt. % A-F-SWNTs/SnO2 027/0 و در مورد کامپوزیتهای ساخته شده با A-F-MWNTs به ازای Wt. % A-F-MWNTs/SnO2 053/0 حاصل می شود. همچنین افزایش SWNTs به طور مؤثرتری سبب بهبود حساسیت حسگر کامپوزیتی نسبت به نمونه SnO2 خالص می گردد. بعلاوه کاهش دما در محدوده ?C285 تا ?C120 حساسیت حسگر را بهبود می بخشد. نتایج بررسی عملکرد حسگر کامپوزیتی دی اکسید قلع و نانو لوله‌های کربنی چند دیواره عامل دار شده با پلاسمای تخلیه با مانع دی الکتریک DBD)) با اتمسفر هوا برای ppm1000 گاز اتانول نشان می دهد که حسگر کامپوزیتی در بازه دمایی ?C250-27 حساسیت بهتری نسبت به حسگر مبتنی بر SnO2 خالص دارد و این حساسیت به ازای دمای ?C200 ماکزیمم است.
- Abstract
- Carbon nanotubes (CNTs) offer a variety of applications due to their special structure and unique properties. The small size, large surface to volume and hollow interior of CNTs have attracted considerable attention for gas sensor applications. In the present study, tin dioxide and functionalized carbon nanotubes nanocomposites (SnO2/F-CNTs) were synthesized and their gas sensing performance to 2-chloroethyl ethyl sulfide (2-CEES) and ethanol were investigated. First of all, single-walled carbon nanotubes (SWNTs) and multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) were synthesized by catalytic chemical vapor deposition (CCVD) in fixed bed and pyrolysis of a carbon source in a floating catalyst system respectively. After purification of as-grown CNTs, they were functionalized by chemical and plasma treatments and then were used for synthesis of SnO2/F-CNTs nanocomposite by sonochemical method. The sensing performance of synthesized nanocomposites was investigated by variation of F-CNTs contents, operating temperature and type of carbon nanotubes (single or multi walled). Results of sensing performance investigations of tin dioxide and nitric acid functionalized carbon nanotubes nanocomposites (SnO2/A-F-CNTs) to 100 ppm 2-CEES show that there is an optimum amount for CNTs addition in which sensor sensitivity is the maximum. The optimum amount is 0.027 wt. % for A-F-SWNTs/ SnO2 and 0.053 wt. % for A-F-MWNTs/ SnO2. Addition of SWNTs to SnO2 more efficiently can improve nanocomposite sensitivity in comparison to blank SnO2. Moreover, sensitivity improves by temperature decrease in the range of 285 to 120?C. Results of sensing performance investigations of tin dioxide and air atmosphere dielectric barrier discharge (DBD) plasma functionalized multi-walled carbon nanotubes nanocomposites (SnO2/P-F-MWNTs) to 1000 ppm ethanol show that nanocomposite sensors have better sensitivity in comparison with blank SnO2 in temperature range of 27- 250 ?C, and the maximum sensitivity was observed at 200?C.
