عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر افزودن نانولوله های کربنی برعملکرد حسگرهای گاز اکسید فلزی نیمه رسانا
- رشته تحصیلی
- علوم وفناوری نانو- نانو شیمی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63114
- تاریخ دفاع
- ۱۸ بهمن ۱۳۹۱
- دانشجو
- سارا بنابی نقده
- استاد راهنما
- عباسعلی خدادادی, علیرضا عباسی
- چکیده
- امروزه به دلیل افزایش روز افزون آلاینده ها نیاز به لوازم و تجهیزات شناسایی و کنترل آنها بیش از پیش حس می شود و این مهم توجه پژوهشگران زیادی را به خود جلب کرده است. یکی از روشهای کنترل آلاینده های گازی استفاده از حسگرهای حالت جامدی است که در آنها عمدتا از اکسیدهای فلزی نیمه رسانا استفاده می شود. اساس کار این حسگرها اندازه گیری تغییرات هدایت الکتریکی ماده حساس در حضور گاز آلاینده مورد نظر است?. خواص منحصر به فرد نوری و الکتریکی دی اکسید قلع و پایداری شیمیایی و گرمایی آن تحت شرایط عملیاتی حسگر و تحرک زیاد الکترونها موجب به کار گیری آن به طور گسترده به عنوان ماده حساس حسگر گاز شده است. امروزه تلاش بیشتری برای بهبود خواص عملکردی حسگرهای موجود با افزودن ناخالصی می شود و در این میان یکی از پرطرفدارترین افزودنی ها نانولوله های کربنی می باشند. در این پژوهش ابتدا نانو لوله های کربنی به روش اکسایش حرارتی خالص سازی و با اسید نیتریک عامل دار شده اند، سپس کامپوزیت های دی اکسید قلع و نانو لوله های کربنی با درصد وزنی های مختلف از نانو لوله ها به روش رسوب دهی سونوشیمیایی تهیه شده و مشخصات آنها با استفاده از آنالیز های XRD,BET,SEM و TGA تعیین شده است. پس از تهیه ماده حساس و انجام عملیات لایه نشانی، خواص حسگری این کامپوزیت ها نسبت به گازهای اتانول، متان، مونوکسید کربن و NO مورد سنجش قرار گرفته است. با توجه به آزمایش های انجام شده، افزودن نانو لوله های کربنی در بیشتر موارد باعث بهبود قابل توجه حساسیت حتی در غلظت های بسیار کم و کاهش دمای عملکرد حسگر شده اند. هم چنین مشخص شد که افزودن نانو لوله های کربنی دارای یک مقدار بهینه است و مقدار بیشتر از آن اثر منفی بر خواص حسگری دی اکسید قلع دارد. مکانیزم های محتمل برای بهبود حساسیت بررسی و ارائه شده اند.
- Abstract
- Abstract Nowadays we need more equipments and technologies to control the contaminants of modern life for this reason the number of researchers who are working on this issues increase rapidly. One of the most important technologies to control the pollutants is use of solid state gas sensors. These sensors measure the changes in the electrical conductivity of the materials in presence of contaminant gases. In this study, multi wall carbon nanotubes were acid functionalized in a concentrated nitric acid under reflux. Nanocomposites of MWCNTs/SnO2 were fabricated as gas sensors using ultrasonic-assisted precipitation method and used for ethanol, methane, CO and NO detection at various temperatures. The MWCNTs/SnO2 composites were characterized by BET surface area measurement, FE-SEM, TGA and XRD. The MWCNTs are embedded in and covered by the SnO2 nanoparticles. Also addition of nano tubes in low concentration cause significant increase in surface area. The sensors responses to 100 ppm of ethanol, CO, NO and 10000 ppm of methane were measured in a flow system at various temperatures in the range of 100-350 ?C. According to test results the optimal amount of CNT is 0.05%wt and the response of this composite increase significantly compared to pure SnO2. Eventhough, the sensor response temperature decrease about 50-100 ?C by addition of nanotubes. Key words: gas sensor, tin oxide, carbon nanotubes, nano composite, sonochemical precipitation
