بررسی تاثیر دمای بازپخت در بهبود خواص ساختاری و حسگری گاز آمونیاک نانولایه‌های اکسید روی آلاییده شده بوسیله منیزیم

نانومواد

دوره 13، شماره 47، مهر 1400، صفحه 173-184   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

سعیده گودرزی¹؛ کیخسرو خجیر^{* 2}؛ سید علی‌اصغر تروهید¹

¹گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، واحد همدان، دانشگاه آزاد اسلامی، همدان، ایران

²دانشکده علوم پایه، واحد چالوس، دانشگاه آزاد اسلامی، چالوس، ایران

چکیده

این پژوهش به بررسی تاثیر دمای بازپخت در نانوساختار و خواص حسگری گاز آمونیاک نانولایه‌های اکسید روی آلاییده شده بوسیله منیزیم می‌پردازد و نتایج آن می‌تواند در توسعه حسگرهای تحلیل بازدم مورد استفاده قرار بگیرد. انباشت نانولایه‌های ZnO آلاییده شده بوسیله منیزیم با استفاده از روش افشانه حرارتی، بر روی زیرلایه‌های شیشه انجام شد و سپس نانولایه‌ها در دماهای مختلف (125، 250، 375 و C° 500) بازپخت شدند. ضخامت نانولایه‌ها با استفاده از پروفیل‌سنج step Alpha، ساختار بلوری و ریخت‌شناسی سطح نمونه‌ها با استفاده از پراش پرتو X (XRD) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) مورد مطالعه قرار گرفت و بررسی حساسیت نمونه‌ها به گاز آمونیاک (1 تا ppm 100) با استفاده از مقاومت‌سنجی نمونه‌ها در دمای اتاق و رطوبت نسبی 80% انجام شد. بررسی‌ها نشان داد حساسیت نمونه‌ها با افزایش دمای بازپخت تا C° 500 به واسطه افزایش تبلور، زمختی سطح و مقاومت الکتریکی بهبود پیدا می‌کند به طوری که زمان پاسخ و بازیابی برای تشخیص ppm 1 آمونیاک، به ترتیب s 57 و s 12 بودند. همچنین، نانولایه اکسید روی آلاییده شده بوسیله منیزیم و بازپخت شده در دمای C° 500 با انتخابگری 9 تا 25 حساسیت بالایی به ppm 100 گاز آمونیاک نشان داد. بررسی قابلیت اطمینان‌پذیری نمونه و پایداری آن در رطوبت نسبی بالا در یک دوره زمانی شش ماهه انجام شد و نوسانات بسیار ناچیزی مشاهده شد. نتایج بررسی‌ها نشان داد که این نانولایه گزینه بسیار مناسبی برای سنجش گاز آمونیاک به عنوان حسگر تحلیل بازدم می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

تحلیل بازدم؛ نانولایه؛ اکسید روی؛ بازپخت؛ حساسیت؛ آمونیاک

مراجع

• T. Guntner, M. Righettoni, S.E. Pratsinis, Sensors Actuators B Chemistry, 223, 2016, 266.
• Yoo, Y. Park, H. Jung, H.J. Rim, S. Cho, H.S. Lee, W. Lee, Journal of Alloys and Compound, 803, 2019, 135.
• Staerz, U. Weimar, N. Barsan, Sensors, 16, 2016, 1815.
• Natale, R. Paolesse, E. Martinelli, R. Capuano, Analytica Chimica Acta, 24, 2014, 1.
• Righettoni, A. Amann, Materials Today, 18, 2015, 163.
• H. Mhlongo, D.E. Motaung, F.R. Cummings, H.C. Swart, S.S. Ray, Scientific Reports, 9, 2019, 9881.
• Imawan, F. Solzbacher, H. Steffes, E. Obermeier, Sensors Actuators B Chem, 64, 2000, 193.
• Wang, F. Jia, X. Wang, L. Hu, Y. Sun, G. Yin, T. Zhou, Z. Feng, P. Kumar, B. Liu, ACS Omega, 10, 2020, 5209.
• Zheng, M. Li, X. Wen, Molecules, 25, 2020, 1899.
• K. Mani, J.B.B. Rayappan, Sensors Actuators B Chemistry, 183, 2013, 459.
• J. Kulandaisamy, J.R. Reddy, P. Srinivasan, K.J. Babu, G.K. Mani, P. Shankar, J.B.B. Rayappan, Journal of Alloys and Compounds, 688, 2016, 422.
• L. Tarwal, A.R. Patil, N.S. Harale, A.V. Rajgure, S.S. Suryavanshi, W.R. Bae, P.S. Patil, J.H. Kim, J.H. Jang, Journal of Alloys and Compounds, 598, 2014, 282.
• Mariappan, V. Ponnuswamy, R. Suresh, P. Suresh, V. Chandra-Bose, M. Ragavendar, Journal of Alloys and Compounds, 582, 2014, 387.
• K. Mani, J.B.B. Rayappan, Journal of Alloys and Compounds, 582, 2014, 414.
• Goudarzi, K. Khojier, AIP Conference Proceedings, 1920, 2018.
• Goudarzi, K. Khojier, Journal of Applied Physics A, 124, 2018, 601.
• Khojier, H. Savaloni, Journal of Electeric Materials, 44, 2015, 3458.
• Zolghadr, K. Khojier, S. Kimiagar, Materials Science in Semiconductor Processing, 54, 2016, 6.
• Khojier, H. Savaloni, N. Habashi, M.H. Sadi, Materials Science in Semiconductor Processing, 41, 2016, 177.
• E. Warren, X-ray Diffraction, Addison Wesley Publishing Co., London, 1969.
• H. Chung, D.K. Smith, Industrial Applications of X-Ray Diffraction Patterns, (Marcel Dekker Publisher, New York, 1999).
• Khojier, H. Savaloni, Z. Ashkabusi, N.Z. Dehnavi, Applied Surface Science, 284, 2013, 489.
• Fruhberger, N. Stirling, F.G. Grillo, S. Ma, D. Ruthven, R.J. Lad, Sensors Actuators B, Chemical, 76, 2001, 226.
• Luo, Y. Shen, Z. Wu, M. Cao, F. Gu, L. Wang, Materials Science in Semiconductor Processing, 41, 2016, 535.
• H. Li, Y.C. Liu, C.L. Shaob, X.T. Zhang, Journal of Colloid and Interface Science, 283, 2005, 513.
• R. Patil, L.A. Patil, Sensors Actuators B, 126, 2007, 368.
• Khojier, H. Savaloni, S. Zolghadr, Applied Surface Science, 320, 2014, 315.
• K. Mani, J. Rayappan, Materials Science and Engineering B, 191, 2015, 41.
• S. Ganesh, M. Navaneeethan, V.L. Patil, S. Ponnusamy, C. Muthamizhchelvan, Sensors Actuators B, 255, 2018, 672.
• S. Ganesh, E. Durgadevi, M. Navaneethan, V.L. Patil, Journal of Alloys and Compounds, 721, 2017, 182.
• R. Patil, L.A. Patil, Sensors Actuators B, 126, 2007, 368.
• L. Patil, M.A. Chougule, Measurement, 45, 2012, 243.
• S. Grace, J.J. Devadasan, K. Jeyadheepan, IOSR Journal of Applied Physics, 3, 2017, 52.
• S. Shinde, S.S. Samanta, M.S. Sonawane, P.B. Ahirrao, R.S. Patil, Journal of Nanotechnology and Advanced Materials, 3, 2015, 99.
• G.K. Mani, J.B.B. Rayappan, Applied Surface Science, 311, 2014, 405.