سنسور دما پایین گاز منواکسید کربن برپایه کامپوزیت لایه‌ نازک Fe(II)(salen)/ PEDOT:PSS

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 1، دوره 12، شماره 1 - شماره پیاپی 44، خرداد 1397، صفحه 1-10   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

فرخنده عربلو نره یی^{* 1}؛ راحله معمارزاده²؛ فرهاد پناهی¹؛ محمد دوازده‌امامی¹؛ سیروس جوادپور¹؛ محمدحسین شریعت¹

¹دانشگاه شیراز

²دانشگاه آزاد واحد مرودشت

چکیده

امروزه سنسورهای گازی به طور گسترده برای کنترل اتمسفر محیط مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این پژوهش، لایه نازک PEDOT:PSS/Fe(salen) تهیه شده به روش پوشش دهی چرخشی، به عنوان حسگر گاز منواکسید کربن مورد استفاده قرار گرفت. کامپوزیت حاصل، با استفاده از روش‌های مختلف ازجمله طیف سنجی نوری( UV-Vis) و طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز( FT-IR) مشخصه یابی شد. همچنین، توپوگرافی سطح کامپوزیت لایه نازک با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی ( AFM ) مورد بررسی قرار گرفت. این کامپوزیت روی بسترهای شیشه ای با الکترودهای شانه‌ای درهم فرورفته پوشش داده شد. الکترود حاصل هنگام قرار گیری در معرض گاز CO در شرایط معمولی اتاق (20RH=%) و با کاهش فوری مقاومت مواجه شد. نتایج نشان داد که پاسخدهی سنسور موردنظر یک طرفه نیست و با حذف گاز CO از محفظه دوباره به مقاومت اولیه خود برمی‌گردد (RD< 2%). بالاترین فاکتور پاسخدهی و کمترین زمان پاسخدهی (t90) بدست آمده به ترتیب برابر با 77/0%±40 و 38 ثانیه می‌باشند. در نهایت، مقدار بهینه‌ی ترکیب برای کامپوزیت ساخته شده، (02/0 درصد وزنی Fe(II)(salen))) تعیین گردید.

کلیدواژه‌ها

سنسور شیمیایی؛ Fe(II)(salen)؛ PEDOT:PSS؛ لایه نازک؛ منواکسید کربن

مراجع

 [1]     H. Hongxia & L. Ruiquan, “Study on preparation and gas sensing property of water-soluble polyaniline/SmBaCuMO_{5+ δ} (M= Fe, Co, Ni) for NH₃ˮ, Journal of Rare Earths, Vol. 32, pp. 23-28, 2014.

 

[2]    S. Radhakrishnan & S. Paul, “Conducting polypyrrole modified with ferrocene for applications in carbon monoxide sensorsˮ, Sensors and Actuators B: Chemical, Vol. 125, pp. 60-65, 2007.

 

[3]     J. Zheng, G. Li, X. Ma, Y. Wang, G. Wu & Y. Cheng, “Polyaniline–TiO2 nano-composite-based trimethylamine QCM sensor and its thermal behavior studiesˮ, Sensors and Actuators B: Chemical, Vol. 133, pp. 374-380, 2008.

 

[4]       ن. ﺣﺴﻦزاده ﻧﻌﻤﺘﻲ، س. خ. ﺻﺪرﻧﮋاد و م. ﺧﺮاﺳﺎﻧﻲ، "اﺛﺮ اﺻﻼح ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ ﺳﻄﺢ ﺑﺮ ﭼﺴﺒﻨﺪﮔﻲ آﻟﻴﺎژ NiTi ﺑﺮای ﺳﺎﺧﺖﺑﻴﻮﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖ ﻓﻠﺰ/ ﭘﻠﻴﻤﺮ ﻫﻮﺷﻤﻨﺪ"، مجله فرایندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 5، شماره 2، صفحه 11-18، تابستان 1390.

 

[5]     L. Groenendaal, F. Jonas, D. Freitag, H. Pielartzik & J. R. Reynolds, “Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene) and its derivatives: past, present, and futureˮ, Advanced Materials, pp. 481-494, 2000.

 

[6]    D. W. Hatchett & M. Josowicz, “Composites of intrinsically conducting polymers as sensing nanomaterialsˮ, Chemical Reviews, Vol. 108, pp. 746-769, 2008.

 

[7]    S. Paul, F. Amalraj & S. Radhakrishnan, “CO sensor based on polypyrrole functionalized with iron porphyrinˮ, Synthetic metals, Vol. 159, pp. 1019-1023, 2009.

 

[8]    S. Paul, N. Chavan & S. Radhakrishnan, “Polypyrrole functionalized with ferrocenyl derivative as a rapid carbon monoxide sensorˮ, Synthetic metals, Vol. 159, pp. 415-418, 2009.

 

[9]       ز. اﺑﻮاﻟﻘﺎﺳﻤﻲ، م. ﺗﻤﻴﺰی ﻓﺮ، ک. ارزاﻧﻲ، ع. ﻧﻌﻤﺘﻲ و ا. ﺧﺎﻧﻔﻜﺮ، " ﺑﺮرﺳﻲ ﺗﺎﺛﻴﺮ اﻓﺰودﻧﻲ اﻛﺴﻴﺪ ﺳﺮﻳﻢ و اﻛﺴﻴﺪ ﻧﻴﻜﻞ ﺑﻪ زﻳﺮﻛﻮﻧﻴﺎی ﭘﺎﻳﺪار ﺷﺪه ﺑﺎ اﻳﺘﺮﻳﺎ ﺑﻪﻋﻨﻮان ﺣﺴﮕﺮ ﮔﺎزی"، مجله فرایندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 6، شماره 4، صفحه 11-18، زمستان 1391.

 

[10]     م. دوازده امامی، ر. معمارزاده و س. جوادپور، "بررسی نانوکامپوزیت لایه نازک PEDOT:PSS به عنوان حسگر گازCO "، مجله مواد نوین، جلد 4 شماره 14،ص 55-66، پاییز 1390.

 

[11]  S. Javadpour, A. Gharavi, A. Feizpour, A. Khanehzar & F. Panahi, “Morpholine doped poly (3, 4-ethylenedioxy) thiophene–poly (styrenesulfonate) as a low temperature and quick carbon monoxide sensorˮ, Sensors and Actuators B: Chemical, Vol. 142, pp. 152-158, 2009.

 

[12]  C. Y. Lin, J. G. Chen, C. W. Hu, J. J. Tunney & K. C. Ho, “Using a PEDOT: PSS modified electrode for detecting nitric oxide gasˮ, Sensors and Actuators B: Chemical, Vol. 140, pp. 402-406, 2009.

 

[13] R. Memarzadeh, F. Panahi, S. Javadpour, A. Khalafi Nezhad, H. B. Noh & Y. B. Shim, “The Interaction of CO to the Co (salen) Complex in to PEDOT: PSS Film and Sensor Applicationˮ, bulletin of the korean chemical society, Vol. 33, pp. 1297-1302, 2012.

 

[14]  Q. Shi, R. Cao, X. Li, J. Luo, M. Hong & Z. Chen, “Syntheses, structures, electrochemistry and magnetic properties of chain-like dicyanamide manganese (III) and iron (III) complexes with salen ligandˮ, New journal of chemistry, Vol. 26, pp. 1397-1401, 2002.

 

[15]  J. Połtowicz, K. Pamin, E. Tabor, J. Haber, A. Adamski & Z. Sojka, “Metallosalen complexes immobilized in zeolite NaX as catalysts of aerobic oxidation of cyclooctaneˮ, Applied Catalysis A: General, Vol. 299, pp. 235-242, 2006.