اندازه‌گیری ترکیبات آلی فرار توسط نانوکامپوزیت CeO2-TiO2 رشد داده شده روی گرافن اکسید کاهش‌یافته

نانومواد

مقاله 2، دوره 10، شماره 35، مهر 1397، صفحه 151-160   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

سوسن صمدی^{* 1}؛ اسماعیل پیرنظر¹؛ سید امیرعباس ذکریا²

¹گروه شیمی، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهر ری، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

²باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهر ری، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله به ‌منظور افزایش حساسیت سنجش ترکیبات آلی فرار، نانوکامپوزیت‌های CeO₂-TiO₂ روی گرافن اکسیدکاهیده شده رشد داده شدند. نانوکامپوزیت‌های CeO₂-TiO₂ از طریق روش‌های هیدروترمال و سل- ژل سنتز شدند. گرافن اکسید به دو روش احیا شد. در حالت اول فقط از روش سولوترمال استفاده (RGO) و در حالت دوم، ابتدا با کمک هیدرازین هیدرات احیا و سپس به روش سولوترمال مجددا احیا شد (RGO₂). نتایج الگوی پراش اشعه ایکس (XRD)، تشکیل فاز آناتاز TiO₂، RGO و CeO₂ را تایید نمود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM)، تشکیل ساختار لایه‌ای گرافن اکسید کاهیده شده و تشکیل نانوذرات CeO₂-TiO₂ در ابعاد نانومتر را نشان داد. همچنین آنالیز تفرق انرژی پرتو ایکس (EDS) وجود اکسیژن، تیتانیم، سریم و کربن را تایید نمود. حساسیت حسگرهای ساخته‌ شده برای نمونه‌های آلی فرار نشان داد که RGO و RGO₂ سبب افزایش حساسیت حسگر شده و حساسیت حسگر TiO₂-CeO₂-RGO₂ نسبت به TiO₂-CeO₂-RGO بسیار مناسب‌تر است. حسگر TiO₂-CeO₂-RGO₂ حدود 360 واحد حساسیت را نسبت به ppm 300 اتانول در دمای اتاق نشان داده است. لگاریتم حساسیت این حسگر دارای رابطه خطی نسبت به تغییرات غلظت اتانول بوده و نشان‌ دهنده توانایی این حسگر برای اندازه‌گیری کمی اتانول است. زمان‌های پاسخ و بازیابی به ‌عنوان دیگر خواص بهبود یافته حسگرها اندازه‌گیری شدند. مکانیسم سنجش حسگر بر اساس تغییر سد اتصال ناهمگن در ارتباط با RGO₂، CeO₂ و TiO₂ مورد بررسی قرارگرفت.

کلیدواژه‌ها

نانوذرات اکسید فلزی؛ حسگر گازی؛ گرافن اکسید کاهش ‌یافته؛ نانوکامپوزیت

مراجع

• Choudhuri, N. Patra, A. Mahata, R. Ahuja, B. Pathak, Journal of Physical Chemistry C, 119, 2015, 24827.
• U. Abideen, J.H. Kim, A. Mirzaei, H.W. Kim, Sensors and Actuators B, http://dx.doi.org/10.1016/j.snb.2017.08.210.
• Li, J. Xia, J. Liu, Q. Liu, G. Huang, H. Zhang, X. Jing, R. Li, J. Wang, Chemical Physics Letters, 703, 2018, 80.
• Wu, K. Tao, J. Zhang, Y. Guo, J. Miao, L.K. Norford, Journal of Materials Chemistry A, 4, 2016, 8130.
• Kaur, K. Anand, A. Kaur, R.C. Singh, Sensors and Actuators B, doi.org/10.1016/j.snb.2017.11.159.
• Cho, J.W. Yoon, M.G. Hahm, D.H. Kim, A.R. Kim, Y.H. Kahng, S.W. Park, Y.J. Lee, S.G. Park, J.D. Kwon, C.S. Kim, M. Song, Y. Jeong, K.S. Nam, H.C. Ko, Journal of Materials Chemistry C, 2, 2014, 5280.
• H. Kim, A. Katoch, S.H. Kim, S.S. Kim, ACS Applied Materials & Interfaces, 7, 2015, 15351.
• Karaduman, E. Er, H. Celikkan, N. Erk, S. Acar, Journal of Alloys and Compounds, doi: 10.1016/j.jallcom.2017.06.152.
• Bao, S. Bi, H. Zhang, J. Zhao, P. Wang, C.Y. Yue, J. Yang, Journal of Materials Chemistry A, 4, 2016, 9437.
• Schedin, A.K. Geim, S.V. Morozov, E.W. Hill, P. Blake, M.I. Katsnelson, Nature Materials, 6, 2007, 652.
• Alizadeh, L.H. Soltani, Sensors and Actuators B, 234, 2016, 361.
• Li, Y. Zhao, X. Wang, J. Wang, A.M. Gaskov, S.A. Akbar, Sensors and Actuators B, 230, 2016, 330.
• Luan, S. Zhang, T.H. Nguyen, W. Yangb, J.S. Noh, Sensors and Actuators B, 265, 2018, 609.
• Guo, X. Liu, H. Wang, W. Sun, J. Sun, Materials Letters, 209, 2017, 102.
• G. Chatterjee, S. Chatterjee, A.K. Ray, A.K. Chakraborty, Sensors and Actuators B, 221, 2015, 1170.
• Ghosal, P. Bhattacharyya, Microelectronics Reliability, 78, 2017, 299.
• A. Zito, T.M. Perfecto, D.P. Volanti, Sensors and Actuators B, 244, 2017, 466.
• Lia, Y. Zhao, X. Wang, J. Wang, A.M. Gaskov, S.A. Akbar, Sensors and Actuators B, 230, 2016, 330.
• J. Chen, G. Xiao, T.S. Wang, F. Zhang, Y. Ma, P. Gao, C.L. Zhu, E. Zhang, Sensors and Actuators B, 156, 2011, 867.
• Stobinski, B. Lesiak, A. Malolepszy, M. Mazurkiewicz, B. Mierzwa, J. Zemek, P. Jiricek, I. Bieloshapka, Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 195, 2014, 145.
• Seong, M. Dejhosseini, T. Adschiri, Applied Catalysis A, General, 550, 2018, 284.
• Lu, N. Jia, L. Cheng, K. Liang, J. Huang, J. Li, Journal of Alloys and Compounds, doi: 10.1016/j.jallcom.2017.12.129.
• Park, G.J. Sun, H. Kheel, W.I. Lee, S. Lee, S.B. Choid, C. Lee, Sensors and Actuators B, 227, 2016, 591.
• B. Zhang, J. Liu, X.B. Cui, Y.L. Wang, Y. Gao, P. Sun, F. Liu, K. Shimanoe, N. Yamazoe, G. Lu, Sensors and Actuators B, 241, 2017, 904.