سنتز نانوذرات مرکب فریت‌نیکل-کادمیم‌اکسید به روش هم‌رسوبی و بررسی حساسیت آن نسبت به فرمالدئید

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

دوره 14، شماره 3 - شماره پیاپی 54، مهر 1399، صفحه 51-60   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

سعید نصوحیان¹؛ حمیدرضا ابراهیمی^{* 2}؛ امیرعباس نوربخش³؛ غلامرضا امیری⁴

¹دانشجوی دکترای مواد، واحد شهرضا، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

²دانشیار، مرکز تحقیقات مهندسی پیشرفته، واحد شهر مجلسی، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران.

³دانشیار، واحد شهرضا، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران.

⁴استادیار، واحد فلاورجان، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران.

چکیده

در این مطالعه نانو­ذرات­ مرکب CdO - NiFe₂O₄ از طریق هم­رسوبی تهیه گردید. دو متغیر روش سنتز به ترتیب، شیب­دمایی رسیدن به دمای عملیات C°500 شامل C/sec°10، C/sec°35 و C/sec°60 و فشار اکسیژن خالص به‌عنوان اتمسفر عملیات بـه مدت 1 ساعت در psi 5/0، psi1 و  psi5/1 می­بـاشد. به‌این‌ترتیب 9 نمونه به دست می­آید که در بین آن­ها، نمونه با بهترین پاسخ حسگری به فرمالدئید، مورد مطالعه ساختاری قرار گرفت. برای بررسی ساختار این نانو­ذرات، از آزمایش­های پراش پرتوایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری و طیف نشری فلوئورسانس پرتوایکس استفاده شده است. آزمون پراش پرتوایکس، تشکیل فازهای فریت­نیکل و اکسید­کادمیم را تائید می‌کند. آزمایش­های میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ الکترونی عبوری، نانو­ساختار بودن فریت­نیکل و اکسید­کادمیم را تائید می­نماید. آزمایش طیف نشری فلوئورسانس پرتوایکس، نسبت فرمولی ارائه شده CdO - NiFe₂O₄ را تائید می­کند. خاصیت حسگری CdO - NiFe₂O₄ در برابر گاز فرمالدئید، در دمای 50 درجه سانتی­گراد بررسی شد. برای آزمون حساسیت­پذیری نانو حساسه­ها از یک سیستم آزمایشگاهی با قابلیت کنترل دما و رطوبت با حجم 5 لیتر بهره گرفته شد. این سیستم مجهز به یک گرم­کن حساسه با کنترل دما برای گرم کردن حساسه­ها می­باشد. برای نانو­حساسه با بهترین پاسخ به فرمالدئید، رابطه بین غلظت گاز (از ppm10 تا ppm200) و تغییر مقاومت نانو­حساسه مورد بررسی قرار گرفته و به­صورت خطی به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

نانوذرات مرکب CdO - NiFe2O4؛ حساسیت‌پذیری؛ گاز فرمالدئید؛ عملیات

مراجع

[1] I. Polaert, S. Bastien, B. Legras, L. Estel & N. Braidy. "Dielectric and magnetic properties of NiFe2O4at 2.45GHz and heating capacity for potential uses under microwaves", Journal of Magnetism and Magnetic Materials, No. 731-739, pp. 731-739, 2015.

 

[2]ع. حیدری مقدم، ح. یوزباشی زاده، و. دشتی زاد و ع. کفلو، "سنتز ترکیبی بین فلزی نانوساختار Zr3Co با خاصیت جذب بالا به روش آلیاژسازی مکانیکی"، فصلنامه علمی-پژوهشی فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، شماره 3، ص 40-25، پاییز 1394.

 

[3] J.G. Webster, "Structural, magnetic and electric properties of multiferroic NiFe2O4-BaTiO3 composites", Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2018.

 

[4]J. Cai & D.C. Levy, Source Direction Detection based on Stationary Electronic Nose System. World Academy of Science, Engineering and Technology, Vol. 2: p. 717-721. 2008.

 

[5]G. Korotcenkov, Handbook of Gas Sensor Materials: Properties, Advantages and Shortcomings for Applications Vol. 1: Conventional Approaches. Springer Science & Business Media, 2013.

 

[6]H. R. Ebrahimi, et al., Synthesis, characterizationandgassensitivityinvestigation of Ni0.5Zn0.5Fe2O4 nanoparticles. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, pp. 55-58. 2016.

 

[7]M. Xiaomin, Recognition of Toxic Gases Emission in Power Plant Based on Artificial Neural Network. Energy Procedia, Vol. 17: p. 1578-1584. 2012.

 

[8]S. Yunfen, et al., Study on Gas Sensor of Hybrid Organic Molecule and Sensitive Properties of Toxic Gas. Energy Procedia. Vol. 17: p. 1555-1562. 2012.

 

[9]N. Bârsan, Transduction in Semiconducting Metal Oxide Based Gas Sensors - Implications of the Conduction Mechanism. Procedia Engineering. Vol. 25: p. 100-103. 2011.

 

[10]Y. Wang & J.T.W. Yeow, A Review of Carbon Nanotubes-Based Gas Sensors. Journal of Sensors, p. 1-24. 2009

 

[11]A. Sutka, et al., Gas sensing properties of Zn-doped p-type nickel ferrite. Sensors and Actuators B: Chemical, No. 171-172: p. 354-360. 2012.

 

[12]A. Sutka, et al., Effects of Co ion addition and annealing conditionson nickel ferrite gas response. Sensors and Actuators B: Chemical, Vol. 192: p. 173-180. 2014.

 

[13]P. Mielle, Managing dynamic thermal exchanges in commercial semiconducting gas sensors. Sensors and Actuators, Vol. 34: p. 533-538. 1996.

 

[14]H. J. Kim & J. H. Lee, Highly sensitive and selective gas sensors using p-type oxide semiconductors: Overview. Sensors and Actuators B: Chemical, Vol. 192: p. 607-627. 2014.

 

[15]G. Jimenez-Cadena, et al. "Gas sensors based on nanostructured materials." Analyst Vol. 132, No. 11, pp: 1083-1099. 2007.

 

 [16]Y. Shimizu & E. Makoto, Basic Aspects and Challenges of Semiconductor Gas Sensors. MRS Bulletin, Vol. 24, No. 6, pp: 18-24. 1999.

 

 [17]C. E. Simion & A. Tomescu-Stănoiu., Differences in the gas sensing properties readout with nand p-type mox materials. IEEE, p: 201-204. 2010.

 

[18] م. محمودی و م. کاوانلویی، "بهبود ریزساختار و خواص مغناطیسی فریت­های لیتیم تولید شده به روش حالت جامد بوسیله افزودنی نانوسیلیکا"، فصلنامه علمی-پژوهشی فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، شماره 3، 199-204، 1394.

 

 [19]R. C. Singh, M. P. Singh & H. S. Virk, Applications of Nanostructured Materials as Gas Sensors. Solid State Phenomena, Vol. 201, p: 131-158. 2013.

 

 [20]I. E. Gracheva, et al. "Investigations of nanocomposite magnetic materials based on the oxides of iron, nickel, cobalt and silicon dioxide." Journal of Physics and Chemistry of Solids, Vol. 74, No. 5, pp: 656-663. 2013.

 

 [21]T. Sathitwitayakul, et al. "The gas sensing properties of some complex metal oxides prepared by self-propagating high-temperature synthesis." Materials Letters, Vol. 75, pp: 36-38. 2012.

 

 [22]L. A. Patil, et al., Nickel doped spray pyrolyzed nanostructured TiO2 thin films for LPG gas sensing. Sensorsand Actuators B: Chemical, Vol. 176, p: 514-521. 2013.

 

[23]A. Monshi,  "Modified Scherrer  Equation to Estimate More Accurately Nano-Crystallite Size Using XRD." World Journal of Nano Science and Engineering, Vol. 02, No. 03, pp: 154-160. 2012.