توصيفگر ها :
سل-ژل , فريت كبالت , فريت كبالت آلايش يافته با پروسيديوم , حسگر گاز مقاومتي , حسگري گاز هيدروژن
چكيده فارسي :
تشخيص گاز نقش بسيار مهمي براي طيف وسيعي از نيازهاي ما مانند حفاظت از محيط زيست، ايمني (تشخيص گازهاي انفجاري)، كنترل تخمير در صنايع غذايي، تشخيص و نظارت بر بيمار و همچنين استفاده خانگي براي تشخيص گازهاي قابل احتراق دارد. از اين رو، در اين تحقيق ويژگي هاي حسگري فريت كبالت آلايش يافته با پروسيديوم CoFe2-xPrxO4 (x=0,0.02,0.04,0.06) مورد بررسي قرار گرفته است. ابتدا نانو ذرات فريت كبالت خالص و آلايش يافته به روش سل-ژل ساخته شد و آناليزهاي طيف سنجي پراش پرتو ايكس (XRD)، طيف سنجي ميكروسكوپ الكتروني روبشي (FESEM)، طيف سنجي نوري- فرابنفش (UV-Vis) ، طيف سنجي مادون قرمز (FTIR)، طيف سنجي مقاومت بر حسب دما (R - T)و طيف سنجي مغناطيس سنج ارتعاشي VSM بر روي نمونه ها انجام و در نهايت آزمايشات حسگري گاز بر روي نمونه ها صورت گرفت. طيف XRD نمونه ها، ساختار فريت اسپينلي با ظهور يك فاز ثانويه در نمونه x=0.06را تاييد كرد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي، توزيع يكنواخت اتمي عناصر را نشان مي دهد. اندازه ذرات محاسبه شده به ترتيب افزايش غلظتPr:56,60,73 و 188 نانومتر و تخلخل 13 ،27 ،7و5 درصد است. حلقه پسماند نمونه ها كاهش مغناطش اشباع از 76 به 61 emug-1 تا x=0.04 و افزايش مجدد مغناطش اشباع به76 emug-1در x=0.06 و وادارندگي تقريبا ثابتي را نشان مي دهد كه به دليل گشتاور مغناطيسي كمتر
يون هاي Pr3+ نسبت به يون هاي Fe3+ و همچنين برهمكنش تبادلي بسيار كمتر Pr-Feاز برهمكنش تبادلي Fe-Fe در فريت هاي جايگزين شده با Pr3+ است. طيف UV-VIS نشان مي دهد كه با افزايش آلايش، گاف انرژي در نمونه ها به تدريج ازeV 2.58به 1.93 eV كاهش مي يابد و نمودارهاي مقاومت بر حسب دما، افزايش مقاومت با افزايش غلظتPr نشان مي دهد. بيشترين ميزان حساسيت حسگر به گاز هيدروژن در دماي 350OC براي تمامي نمونه ها ثبت شد. نمونه ي x=0.02بيشترين حساسيت را به گاز هيدروژن با 42 درصد پاسخ در بين تمامي نمونه داشت. براي تمامي نمونه ها با افزايش ميزان غلظت گاز هيدروژن، افزايش ميزان پاسخ حسگري را شاهد بوديم. تمامي نمونه ها در دماي 350OC و غلظتppm 5000
در 5 دوره ي پشت سر هم چرخه ي تكرار شوندگي و پايداري مناسبي را از خود نشان دادند. نمونه ي CoFe2O4، بهترين زمان پاسخ و زمان بازيابي (45 و 5 ثانيه) را داشت اما در آلايش Pr زمان پاسخ و زمان بازيابي افزايش يافته اما با افزايش ميزان آلايش، يك روند كاهشي را دنبال كرده است.
چكيده انگليسي :
As the world population is phenomenally increasing almost in a routine manner, the demand of various products and services is also increasing exponentially. The current scenario of industrial growth coupled with drastic growth of population warrant a very high demand for energy, which needs to be supplied through conventional and renewable sources of energy.Hydrogen is an odourless, colourless, and highly flammable gas with very small size molecules which can defuse through very small areas which makes it very prone to leakages. Although, it is flammable at the concentration level greater than 4%, but its detection at trace level or ppb level is essential to avoid any catastrophic damage to the system and human life. Gas detection is attracting an increasingly important rolefor a range of different needs; environmental protection, safety(detecting explosive gases), fermentation control in the food industry, diagnostics and patient monitoring, as well as householduse to detect combustible gases. Therefore, in this research, the gas sensor properties of cobalt ferrite and Pr doped cobalt ferrite nanoparticles $ CoFe2-xPrx O4 (x=0,0.02,0.04,0.06) have been investigated to detect hydrogen gas. First, pure cobalt ferrite nanoparticles and cobalt ferrite doped with pr were synthesized by sol-gel method. XRD, FESEM, UV-VIS, FTIR and T-R analysis was performed on the samples. Finally, a sensor was built to test the gas sensor properties of the samples and sensor tests were performed on it. The XRD spectra of the samples confirmed the spinelite ferrite structure with the appearance of a secondary phase in the sample with the highest concentration. Hydrogen gas sensor tests show an almost desirable sensor for detecting hydrogen gas leaks. Scanning electron microscope images were a control and justification for the sensory behavior of the samples and the atomic distribution of the elements with increasing Doping Pr Shows. The hysteresis loop of the samples reduces the saturation magnetization to x=0.04 And shows the re-increase of the saturation magnetization at x=0.06 . UV-VIS spectrum Shows that the band gap in the samples decreases with increasing Doping pr, and the graphs of resistance in terms of temperature show an increase in resistance with increasing concentration of Pr .
