بهبود عملکرد حسگر گازی نانومیله های اکسیدروی کپسوله شده با یک لایه اکسیدروی آلاییده با ناخالصی کروم در برابر بخار اتانول

Abstract

در این مقاله، نانومیله‌های اکسیدروی پوشیده شده به وسیله لایه اکسیدروی با غلظت‌های مختلف آلاینده کروم (5/4 - 0) درصد، به روش هیدروترمال ساخته شدند. پاسخ حسگری این نمونه‌ها به عنوان حسگر بخار اتانول بررسی شد. مورفولوژی نمونه‌های ساخته شده توسط میکروسکوپ الکترونی FESEM بررسی شد. این تصویربرداری نشان داد که استفاده از لایه پوششی موجب افزایش ضخامت نانومیله‌های اکسیدروی می‌شود. وجود کروم در ساختار نانومیله‌های اکسیدروی توسط آنالیز طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) تایید شد. بر اساس الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) مشخص شد که نمونه‌های ZnO:Cr دارای ساختار ورتزیت می‌باشند، همچنین نشان داده شد که افزودن کروم ساختار بلوری اکسیدروی را تغییر نداد. اندازه‌گیری‌های الکتریکی نشان داد که افزودن کروم موجب کاهش جریان می‌شود، درحالی که جریان در نمونه با 5/4 درصد ناخالصی افزایش یافته است. این کاهش جریان می تواند به دلیل حضور یون‌های Cr3+ باشد، زیرا حضور این یون‌ها منجر به کاهش حامل‌های بار می‌شود. علاوه بر این، به دلیل خواص کاتالسیتی کروم و پایین بودن انرژی یونیزاسیون کروم نسبت به روی، مشاهده شده که آلاینده کروم موجب بهبود حساسیت آشکارسازی می‌شود و همچنین دما، عملکرد بهینه‌ را نیز کاهش داد. در میان همه نمونه‌ها بیشترین میزان حساسیت (14) به ازای غلظت 5/1 درصد کروم برای بخار اتانول ppm 500 در دمای بهینه (°C250) به دست آمد. در واقع با پوشانیدن نانومیله‌ها توسط یک لایه اکسیدروی، این نمونه‌ها زبرتر شدند که در نتیجه آن مکان‌های مناسب بر روی نانومیله جهت جذب و تجزیه مولکول‌های گاز افزایش یافت.