عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر مواد افزونی بر نانو ساختار های SnO۲بعنوان حسگر با گزینش گری ترکیبات آلی فرار کلر دار
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-کاتالیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1416.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 62077
- تاریخ دفاع
- ۲۳ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- مجتبی عسکریه
- استاد راهنما
- عباسعلی خدادادی, یداله مرتضوی
- چکیده
- با توجه به حجم وسیع استفاده از مواد آلی و انتشار گازهای آلاینده از جمله ترکیب¬های آلی فرار در هوا، می- بایست تمهیداتی برای آشکارسازی و کنترل انتشار این ترکیبات اندیشید. یکی از روش¬های آشکارسازی گازها، استفاده از حسگرهای اکسیدفلزی نیمه¬رسانا است. از جمله مشکلات حسگرهای نیمه¬هادی 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 بررسی اثر ناخالصی‌های افزودنی بر ساختار اکسید قلع، گزینش پذیری حسگرهای ساخته شده در جهت آشکارسازی مواد آلی فرار کلردار در غلظت های پایین مورد مطالعه قرار گیرد. در این پژوهش از نانو ذرات دی اکسید قلع خالص و کامپوزیت های اکسید قلع حاوی 1.0 wt%Pt، 0.5 wt%Pt، 0.05 wt%CNT، 1.0 wt%Au، 5.0 wt%ZnO، 5.0 wt%WO3 و 5.0 wt%CeO2 به عنوان ماده حساس استفاده شد. کامپوزیت های حاوی Pt و WO3 هردو به روش تلقیح خشک ،کامپوزیت حاوی نانو ذرات طلا به روش لایه نشانی رسوبی و بقیه به روش هم رسوبی سونوشیمیایی تهیه شدند. آنالیزهای XRD، BET بر روی نانوذرات به دست ¬آمده صورت گرفت. مشخص گردید که افزودن بعضی ناخالصی¬ها همچون ZnO، CuO و نانو لوله های کربنی باعث افزایش سطح و کاهش اندازه ذره می¬گردد. همچنین تصویرهای بدست آمده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، ایجاد ذره¬های کروی در حدود 16-12 نانومتر را برای حسگر دی¬اکسیدقلع خالص تایید نمودند. سپس میزان حساسیت این حسگرها نسبت به دو گاز دی کلرومتان و 2-کلرواتیل‌اتیل‌سولفید در غلظت ppm 10 به عنوان گاز هدف و گازهای اتانول، پروپان، مونوکسید کربن، تولوئن و اکسیدهای نیتروژن در غلظت ppm 20 به عنوان گازهای مزاحم در محدوده دمای ?400-100 اندازه¬گیری شد. با توجه به نتایج مشاهده شد که سه حسگر حاوی 1.0 wt%Pt، 1.0 wt%Au و 5.0 wt%WO3 نسبت به دیگر حسگرها دارای حساسیت های بالاتری نسبت به گازهای هدف بوده و زمان های پاسخ نسبت به SnO2 خالص به مقدار قابل توجهی کاهش پیدا کرده است. در بحث گزینش¬پذیری با بررسی میزان حساسیت ها و تعیین ضرایب انتخاب پذیری مشخص گردید که نسبت حساسیت حسگر حاوی 1.0 wt%Pt به گاز کلرواتیل‌اتیل‌سولفید در مقایسه با گازهای دی‌کلرومتان و اتانول به ترتیب برابر با 5/4 و 7/1 می‌باشد. بنابراین این حسگر در دمای ?200 برای گاز کلرو‌اتیل‌اتیل سولفید به عنوان یک حسگر گزینشی عمل خواهد نمود. در دمای ?300 هر دو حسگر 1.0 wt%Au و 5.0 wt%WO3 نسبت به گاز دی‌کلرومتان دارای حساسیت بالا بوده و علاوه بر آن نسبت به این گاز انتخابگر هستند
- Abstract
- Due to the production and use of large amounts of chemicals and emissions of pollutants, especially volatile organic compounds in air, detection and control of these compounds are necessary. One of the common methods to detect these pollutants in the ambient is using metal oxide semiconductor sensors. However, these type of sensors suffer from low selectivity toward a certain compound in the mixture of different gas components. In this study, the object was to investigate the effect of additives on performance of tin oxide to improve their selectivity for detection of volatile chlorinated organic compounds at low concentrations. To perform the study, nanoparticles of pure tin oxide and SnO2 based composites containing 1.0 wt% Pt, 0.5 wt% Pt, 0.05 wt% CNT, 1.0 wt% Au, 5.0 wt% ZnO, 5.0 wt% WO3 and 5.0 wt% CeO2 were synthesized and employed as sensing materials. The dry impregnation synthesis method used for both Pt and WO3 containing composites. The composite containing gold nanoparticles synthesized by a deposition precipitation method, and the remaining samples were prepared by ultrasonic assisted co-precipitation method. All samples were characterized by XRD, BET and TEM techniques. Characterization results showed that presence of dopants such as ZnO, CuO and carbon nano tubes causes an increase in surface area and a decrease in the particle size of the sensing materials. Moreover, the TEM micrographs confirmed that the size of synthesized materials is between 12 and 16 nanometers. Then selectivity of the sensors in presence of 10 ppm dichloromethane and 2-chloroethyl ethyl sulfide measured as target gases and 20 ppm of ethanol, propane, carbon monoxide, toluene and nitrogen oxides as interfering gases at temperature range of 100-400 °C. The results revealed that three sensing materials containing 1.0 wt% Pt, 1.0 wt% Au and 5.0 wt% WO3 have a higher sensitivity to the target gases and their response times have been significantly reduced in comparison to pure SnO2 based sensor. Regarding to the sensors selectivity results, it was found that 1.0 wt%Pt sensor was selective to 2-chloroethyl ethyl sulfide at 200°C and 1.0 wt%Au sensor selectivity to dichloromethane at 300°C.
