بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله عملکرد حسگر گازی برای آشکارسازی گاز هیدروژن بررسی شده است. در ساختار این حسگر از نانو ذرات پالادیوم استفاده شده است. نانوذرات پالادیوم به روش شیمیایی سنتز شده و با استفاده از آنالیزهای مختلف مشخصهیابی شدهاند. تاثیر نانو ذرات پالادیوم به عنوان فلز کاتالیزوری بر روی زمان پاسخدهی و زمان برگشتپذیری مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین نتایج نشان میدهند که حسگر خازنی طراحی شده دارای سرعت پاسخدهی بالا برای آشکارسازی گاز هیدروژن میباشد.
-1 مقدمه
حسگرهای هیدروژنی وسایل مبدلی هستند که مولکولهای گاز هیدروژن را آشکارسازی میکنند و یک سیگنال الکتریکی که متناسب با غلظت هیدروژن است، تولید میکنند .[1] در کل هشت نوع حسگر هیدروژنی بر اساس کاتالیزوری، رسانندگی حرارتی، نوری، مکانیکی، تابع کار، مقاومتی، الکتروشیمیایی و صوتی وجود دارد .[2] برهمکنش هیدروژن با عنصر حساس آشکارساز میتواند باعث تغییراتی در دما، ضریب شکست، خصوصیات الکتریکی ، جرم و همچنین تغییرات مکانیکی شود. برای تبدیل این تغییرات به سیگنالهای الکتریکی یک مبدل مورد نیاز میباشد.
حسگرهای هیدروژنی بر اساس واکنشهای خاص بین هیدروژن و عناصر نجیب مانند پالادیوم ، نیکل و پلاتین میباشند. با تغییر در نتایج خصوصیات ماده حسگر میتواند در آشکارسازی و کمی کردن مقدار گاز هیدروژن مورد استفاده قرار گیرد .[3] در این مقاله طراحی و ساخت حسگر هیدروژنی بر اساس ساختار فلز-اکسید-نیمرسانا با استفاده از نانو ذرات پالادیوم به عنوان فلز کاتالیزوری بررسی شده است. اثر نانو ذرات پالادیوم بر روی عملکرد حسگر خازنی و همچنین آنالیز نانو ذرات تولید شده گزارش شده است. زمان پاسخدهی و برگشتپذیری حسگر در دمای اتاق بررسی شده است.
-2 نانو ذرات پالادیوم
نانو ذرات پالادیوم به روش شیمیایی و با استفاده از کلرید پالادیوم، آب مقطر، پکتین و ژلاتین سنتز شده است. ژلاتین به عنوان یک نگهدارنده و یک کاهنده برای تهیه نانو ذرات پالادیوم استفاده شده است .[4] ابتدا 0/1 گرم کلرید پالادیوم در دمای صفر درجه سانتی گراد به 200 میلی لیتر آب مقطر اضافه شده و به مدت 2 ساعت با استفاده از همزن مغناطیسی حل شده است. حلالیت کلرید پالادیوم در آب سرد بهتر میباشد.
[5] مقدار یک گرم ژلاتین و یک گرم پکتین در دمای اتاق در آب مقطر حل شده و به محلول کلرید پالادیوم اضافه میگردد. محلول کلرید پالادیوم، پکتین، ژلاتین و آب مقطر به دستگاه آنکوباتور در شرایط دمایی 50 درجهسانتیگراد و زمان 5 ساعت منتقل می شود تا به آرامی تبخیر شود. محلول سیاه رنگ شروع به بخار شدن میکند تا جایی که یک پودر مایل به خاکستری بر جای میماند. در شکل 1 تصویر TEM از نانو ذرات پالادیوم نشان داده شده است. اندازه نانو ذرات با استفاده از نرم افزار [6] Simagis Live اندازهگیری شده است و قطر میانگین آنها 10 نانومتر میباشد.
تصویر TEM از نانو ذرات پالادیوم
شکل 2 نمودار XRD حاصل از نانو ذرات سنتز شده را نشان میدهد. حیطه اندازهگیری - - 2 بین 30 تا 90 درجه انتخاب شده است. قلههای XRD در زوایای 39/99 ،46/49 ،67/67، 81/92 و 86/29 درجه مشاهده میشوند که بهترتیب نشان دهنده بازتاب صفحات براگ - 111 - ، - 200 - ، - 220 - ، - 211 - و - 222 - از نانو ذرات پالادیوم مرکز وجهی میباشند که با دیگر گزارشات سازگار میباشد .[7]
