بررسی تغییر حساسیت حسگر CeO2/TiO2 به اتانول در اثر دوپه‌شدن تیتانیا با فلزهای واسطه

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 10، دوره 13، شماره 1، خرداد 1398، صفحه 85-95   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

سوسن صمدی^{* 1}؛ قاسم اسعدی کردشولی²؛ سید امیر عباس ذکریا³؛ سیده بهاره ذکریا⁴

¹استادیار شیمی تجزیه، گروه شیمی، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهرری، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

²مربی گروه فیزیک، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهرری، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

³کارشناس ارشد باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهرری، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

⁴کارشناس ارشد گروه کامپیوتر، دانشکده مهندسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

انوذره‌های هسته/پوسته CeO₂/TiO₂ به‌عنوان حسگرهای ترکیب‌های فرار شناخته‌شده‌اند. ویژگی‌های حسگری این نانوذره‌ها با تقویت با استفاده از عناصر متفاوت تغییر می‌کند. در این پژوهش، پوسته تیتانیایی نانوذره‌های هسته/پوسته CeO₂/TiO₂ با نسبت‌های مولی متفاوت (Zr(IVو(V(V دوپه شد. وجود عناصر سریم، تیتانیم، زیرکونیم و وانادیم با EDS تأیید شد. شکل‌گیری نانوذره‌های دی‌اکسیدسریم و تیتانیای تقویت‌شده با FESEM تأیید شد. برای نمایش شکل‌گیری ساختار هسته/پوسته HRTEM مورداستفاده قرار گرفت. ویژگی‌های حسگری نانوذره‌های هسته/پوسته CeO₂/TiO₂ ساخته‌شده در حضور متانول، اتانول و 2-پروپانول به‌طور کامل موردبررسی قرار گرفت. در مقایسه با نانوذره‌های هسته/پوسته خالص CeO₂/TiO₂، حسگرهای ساخته‌شده از CeO2/TiO2 تقویت‌شده با وانادیم 2 % در دمای اتاق افزایش قابل‌توجهی نشان داد. رفتار حساسیت حسگر به‌عنوان تابعی از غلظت ترکیب‌های آلی فرار (VOCs) خطی، زمان‌های پاسخ و بازیابی آن تا حد مناسبی پایین بودند. سازوکار پاسخ‌دهی حسگر بر مبنای ناحیه تهی بررسی شد. به‌طور خلاصه، براساس اندازه‌گیری‌های کمی و کیفی نتایج نشان می‌دهند که CeO₂/V_2%-TiO₂ مناسب‌ترین حسگر برای اتانول است.

کلیدواژه‌ها

حسگر؛ سریا/تیتانیا؛ هسته/پوسته؛ زیرکونیم؛ وانادیم

مراجع

[1] Khayatian, A.; Safa, S.; Azimirad, R.; AlmasiKashi, M.; Akhtarianfar, S.F.; Physica E:
Low-dimensional Systems and Nanostructures 84, 71−78, 2016.
[2] Villanueva, S.; Vegas, A.; Fernandez-Escudero, J.A.; Iniguez, M.; Rodríguez-Mendez, M.L.; de Saja, J.A.; Sensors and Actuators B: Chemical 120, 278−287, 2006.
[3] Hämmerle, M.; Hilgert, K.; Horn, M.A.; Moos, R.; Sensors and Actuators B: Chemical 158, 313−318, 2011.
[4] Xu, C.X.; Wang, J.P.; Zhou, J.H.; Sensors and Actuators B: Chemical 182, 408−415, 2013.
[5] King, D.; Lyons, W. B.; Flanagan, C.; Lewis, E.; Sensors and Actuators B: Chemical 136, 144−153, 2007.
[6] Wild, R.; Citterio, D.; Spichiger, J.; Spichiger, U.E.; Journal of Biotechnology 50, 37–46, 1996.
[7] Mori, M.; Nishimura, H.; Itagaki, Y.; Sadaoka, Y.; Sensors and Actuators B: Chemical 142, 141−146, 2009.
[8] Monosík, R.; Magdolen, P.; Stredansky, M.; Sturdík, E.; Food Chemistry 138, 220–226, 2013.
[9] Stoychevaa, T.; Annanoucha, F.E.; Gracia, I.; Llobet, E.; Blackman, C.; Correig, X.; Vellejos, S.; Sensors and Actuators B: Chemical 198, 210−218, 2014.
[10] Korotcenkov, G.; Materials Science and Engineering: B 139, 1−23, 2007.
[11] Sun, Y.F.; Liu, S.B.; Meng, F.L.; Liu, J.Y.; Jin, Z.; Kong, L.T.; Liu, J.H.; Sensors 12, 2610−2631, 2012.
[12] Yang, Z.; Guo, L.; Zu, B.; Guo, Y.; Xu, T.; Dou, X.; Advanced Optical Materials 2, 738−745, 2014.
[13] Li, X.; Li, X.; Chen, N.; Li, X.; Zhang, J.; Yu, J.; Wang, J.; Tang, Z.; Journal of Nanomaterials 2014, 1-7, 2014.
[14] Choi, S.W.; Katoch, A.; Sun, G.J.; Kim, J.H.; Kim, S.H.; Kim, S.S.; Applied Materials & Interfaces
6, 8281−8287, 2014.
[15] Katoch, A.; Kim, J.H.; Kim, S.S.; Applied Materials & Interfaces 6, 21494−21499, 2014.
[16] Katoch, A.; Choi, S.W.; Sun, G.J.; Kim, H.W.; Kim, S.S.; Nanotechnology, 25, 175501, 2014.
[17] Cai, Y.; Li, X.; Liu, Y.; Du, S.; Cheng, P.; Liu, F.; Shimanoe, K.; Yamazoe, N.; Lu, G.; crystal Engineering Communication 16, 6135−6140, 2014.
[18] Wang, L.; Deng, J.; Lou, Z.; Zhang, T.; Journal of Materials Chemistry A 2, 10022−10028, 2014.
[19] Chen, Y. J.; Xiao, G.; Wang, T. S.; Zhang, F.; Ma, Y.; Gao, P.; Zhu, C. L.; Zhang, E.; Xu, Z.; Li, Q.H.; Sensors and Actuators B: Chemical 156, 867–874, 2011.
[20] Sun, P.; Zhou, X.; Wang, C.; Shimanoe, K.; Lu, G.; Yamazoe, N.; Journal of Materials Chemistry A 2, 1302−1308, 2014.
[21] Li, X.; Wang, C.; Guo, H.; Sun, P.; Liu, F.; Liang, X.; Lu, G.; Applied Materials & Interfaces
7, 17811−17818, 2015.
[22] Kim, H.; Jin, C.; Park, S.; Lee, C.; Materials Research Bulletin 47, 2708-2712, 2012.
[23] Tong, H.; Enomoto, N.; Inada, M.; Tanaka, Y.; Hojo, J.; Electrochimica Acta 130, 329-334, 2014.
[24] Fu, H.; Yanga, X.; An, X.; Fan, W.; Jiang, X.; Yu, A.; Sensors and Actuators B: Chemical 252, 103–115, 2017.
[25] Deng, J.; Yu, B.; Lou, Z.; Wang, L.; Wang, R.; Zhang, T.; Sensors and Actuators B: Chemical 184, 21–26, 2013.
[26] Wang, Y.L.; Tan, S.; Wang, J.; Tan, Z.J.; Wu, Q.X.; Jiao, Z.; Wu, M.H.; Chemistry Letters 22, 603−606, 2011.
[27] Zhu, Z.; Kao, C.T.; Wu, R.J.; Applied Surface Science 320, 348-355, 2014.
[28] Mohanapriya, P.; Segawa, H.; Watanabe, K.; Watanabe, K.; Samitsu, S.; Natarajan, T. S.; Jaya, N.
V.; Ohashi, N.; Sensors and Actuators B: Chemical 188, 872–878, 2013.
[29] Qin, W.; Xu, L.; Song, J.; Xing, R.; Song, H.; Sensors and Actuators B: Chemical 185, 231–237, 2013.
[30] Park, S.; Sun, G.J.; Kheel, H.; Lee, W.I.; Lee, S.; Choid, S.B.; Lee, C.; Sensors and Actuators B: Chemical 227, 591–599, 2016.
[31] Kan, C.; Cai, W.; Li, C.; Zhang, L.; Hofmeister, H.; Journal of Physics D 36, 1609–1614, 2003.
[32] Costello, B.P.J.D.L.; Sensors and Actuators B: Chemical 134, 945–952, 2008.
[33] Eskandarloo, H.; Badiei, A.; Behnajady M.A.; Industrial & Engineering Chemistry Research 53,
7847−7855, 2014.