عنوان پایان‌نامه
حسگر ترکیب های آلی فرار کلر و گوگرد دار با استفاده از نانو ساختارهای نیمه هادی اکسید فلزی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-کاتالیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1120.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 52570
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- حمیده محمدعلیها
- استاد راهنما
- عباسعلی خدادادی, یداله مرتضوی
- چکیده
- با توجه به گسترش روز افزون انتشار گازهای آلاینده از جمله ترکیب های آلی فرار در هوا، استفاده از حسگر به جهت تشخیص سریع و بلادرنگ این مواد کاربرد زیادی یافته¬است. در این پژوهش سعی شده نیمه هادی مناسبی در کنار دی¬اکسیدقلع جهت شناسایی ترکیب های آلی فرار کلردار و گوگرددار در غلظت های پایین استفاده گردد. در ابتدا به روش هم¬رسوبی به مقدار %5 وزنی اکسیدمس، اکسیدروی و 1، 5 و %10 وزنی اکسیدساماریوم به دی¬اکسیدقلع افزوده شد. آنالیزهای مختلف از جمله اندازه¬گیری سطح¬ویژه، پراش اشعه ¬ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری بر روی نانوذرات به دست ¬آمده صورت گرفت. مشخص شد که افزودن این ناخالصی¬ها باعث افزایش سطح و کاهش اندازه ذره می¬گردد. همچنین تصویرهای بدست آمده از میکروسکوپ الکترونی عبوری ایجاد ذره¬های کروی در حدود 20-15 نانومتر را برای حسگر دی¬اکسیدقلع خالص و ذره¬های کروی در حدود 15-10 نانومتر را برای حسگر %5 وزنی اکسیدساماریوم-دی¬اکسیدقلع تایید نمودند. سپس میزان حساسیت این حسگرها نسبت به 5 گاز تری¬کلرواتیلن، دی¬کلرومتان، 2-کلرواتیل¬اتیل¬سولفید، سولفیدهیدروژن و ماده¬ی بودارکننده¬ی گازشهری در محدوده غلظت 1/0 تا ppm20 و محدوده دمای °C400-100 اندازه¬گیری شد. نتایج بدست آمده حاکی از افزایش میزان پاسخ مربوط به حسگر %5 وزنی¬ اکسیدساماریوم افزوده ¬شده به دی¬اکسیدقلع در بیشتر موارد بود. دیده شد که حسگر %5 وزنی اکسیدساماریوم-دی¬اکسیدقلع حتی در غلظتهای خیلی کم نیز پاسخ مناسبی به گاز هدف می¬دهد و زمان پاسخ نیز در بیشتر موارد نسبت به دیگر حسگرها بهبود می¬یابد. حسگرهای %5 وزنی اکسیدمس-دی¬اکسیدقلع و %5 وزنی اکسیدروی-دی¬اکسیدقلع به دلیل فعالیت کاتالیستی مناسبی که در محدوده¬ی دمای حسگری دارند، حساسیت خوبی به گازهای مورد آزمایش نشان نمی-دهند. حسگرهای 1 و %10 وزنی نیز به علت بهینه نبودن فعالیت کاتالیستی مناسب عمل حسگری نمی¬باشند. در بحث گزینش-پذیری نیز به گزینش¬پذیری نسبت به گاز 2-کلرواتیل¬اتیل سولفید در دمای °C150، ترشیوبوتیل مرکاپتان/متیل¬اتیل سولفید در دمای °C200 و دی¬کلرومتان در دمای °C300 با استفاده از حسگر %5 وزنی¬ اکسیدساماریوم-دی¬اکسیدقلع و همچنین گاز سولفیدهیدروژن در دمای °C200 و تری¬کلرواتیلن در دمای °C250 با استفاده از حسگر %5 وزنی اکسیدروی-دی¬اکسیدقلع رسیده¬ایم.
- Abstract
- Due to increasing emission of pollutant gases such as volatile organic compounds (VOCs) development of proper sensor for real-time and rapid detection has been very applicable. In this study we try to find other dopants for adding SnO¬2 and find appropriate sensor for sensing chloric and sulfuric volatile organic compounds. SnO2-based sensing materials with various concentrations of CuO, ZnO and Sm2O3 were synthesized and characterized by XRD and BET techniques. Characterization results showed that presence of dopants 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 less than 20 nanometers. The sensors fabricated with the synthesized materials are tested for sensing several VOCs i.e. dichloromethane, trichloroethylene, hydrogen sulfide, 2-chloro ethyl ethyl sulfide and odorant LPG gas in the range of 0.1-20 ppm concentrations. The results revealed that 5wt% Sm2O3 doped SnO2 sample has higher sensitivity and lower operating temperature than that of pure SnO2 and other sensing materials used in this study. This sensor showed good sensitivity to target gas even at low concentration and also enhanced response and recovery times. The catalytic activity studies revealed that the low sensitivity for other sensors such as 5wt% CuO and 5wt% ZnO are mostly due to high catalytic activity in temperature range similar to the operating temperatures of the sensors. Regarding to the sensors’ Selectivity, it was find that the 5 wt% Sm2O3 -SnO2 sensor was selective to 2-CEES, TBMES and DCM at 150, 200 and 300°C respectively and 5 wt% ZnO-SnO¬¬2 sensor was selective for H2S and TCE gaese at 200 and 250°C respectively.
