توصيفگر ها :
حسگر گازي , اكسيد روي , پالاديوم , هيدروژن , نيمرسانا , نانوذرات , مورفولوژي
چكيده فارسي :
اخيراً هيدروژن تحت عنوان سوخت سبز بهعنوان يك ماده تجديدپذير، كارآمد و اميدواركننده در كاربردهاي مختلفي مورد توجه قرار گرفته است. ولي نكته نگرانكننده اينجاست كه چنانچه غلظت اين گاز بيشتر از 4 درصد شود، به دليل انرژي احتراق نسبتاً پايين، بهراحتي منجر به انفجار خواهد شد. همين مسئله نشت هيدروژن را بهعنوان يك دغدغه براي كاربردهاي صنعتي و تحقيقات علمي مطرح كرده است. از اينرو، ناگزير به توسعه فناوري حسگرهاي گازي با دقت و حساسيت بالا و مكانيزم دقيق هستيم. حسگرهاي گازي مبتني بر اكسيدهاي فلزي نيمرسانا (MOS) در طي ساليان اخير بسيار مورد توجه پژوهشگران اين حوزه بودهاند. در اين ميان ZnO (اكسيد روي) بهعنوان يك نيمرساناي نوع n همواره توانسته بهعنوان مادهاي ارزنده در كاربردهاي حسگري گازهاي مختلف نقش ايفا كند. از اينرو، قابليتهاي جذاب اين ماده در اين پاياننامه نيز مد نظر ما قرار گرفت. ابتدا با استفاده از يك روش سريع، ارزان و مقرونبهصرفه بر اساس اكسيداسيون حرارتي پودر روي، ساختارهاي منظم اكسيد روي به شكل تتراپاد سنتز شد. در اين پژوهش فرآيند اكسيداسيون همراه با يك فرآيند پيشآسيا در زمانهاي آسياي 3، 6 و 10 ساعت انجام و تأثير آسيا كردن و تغيير دماي پخت بر روي ساختار بلوري بهدستآمده بررسي شد. آناليزهاي پراش پرتو ايكس (XRD)، تصويربرداري با ميكروسكوپ الكتروني روبشي (FESEM)، طيفسنجي نوري-فرابنفش (UV-Vis) و طيفسنجي فتولومينسانس (PL) بر روي نمونهها انجام شد. در اين مرحله نتايج آناليز ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه زمان آسيا و دماي پخت ميتواند شكل ذرات بهدستآمده را كنترل كند. با استفاده از نتايج اين تست مشاهده شد كه نانوذرات اكسيد روي با مورفولوژي تتراپاد رشد كردهاند و با تغييرات دما و سايش پودر اوليه، نتايج بهبود مييابد. در ادامه، خواص حسگري اكسيد روي آلايشيافته با نانوذرات پالاديوم ZnO-xPd (x=0, 1, 2, 4) مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان ميدهد كه با آلايش Pd تا x=2 پاسخ افزايش مييابد، سپس با افزايش بيشتر Pd، پاسخ حسگري كاهش مييابد.
چكيده انگليسي :
Recently, hydrogen has gained attention as a green fuel, recognized for its renewable, efficient, and promising applications. However, a concerning issue is that if the concentration of this gas exceeds 4..., it can easily lead to explosions due to its relatively low ignition energy. This makes hydrogen leakage a significant concern for industrial applications and scientific research. Therefore, the development of highly accurate and sensitive gas sensors with precise mechanisms is essential. Metal oxide semiconductor (MOS) gas sensors have attracted considerable attention from researchers in recent years. Among these, zinc oxide (ZnO), an n-type semiconductor, has consistently proven to be a valuable material for sensing various gases. In this study, the attractive capabilities of ZnO were also considered. Initially, ZnO structures in the form of tetrapods were synthesized using a quick, inexpensive, and cost-effective method based on the thermal oxidation of zinc powder. The oxidation process was accompanied by a pre-milling process with milling times of 3, 6, and 10 hours, and the effects of milling and changing the calcination temperature on the obtained crystal structure were investigated. X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), UV-Vis spectroscopy, and photoluminescence (PL) spectroscopy analyses were performed on the samples. The results of the scanning electron microscopy analysis showed that milling time and calcination temperature could control the shape of the obtained particles. The tests revealed that ZnO nanoparticles grew in a tetrapod morphology, and the results improved with changes in temperature and initial powder milling. Furthermore, the sensing properties of ZnO doped with palladium nanoparticles (ZnO-xPd) (X=0,1,2,4) were investigated. The results indicate that doping with Pd up to X=2 increases the response, but further increase in Pd reduces the sensing response.
