ساخت نانو حسگر گازی با استفاده از اکسید کبالت و ناخالصی مس جهت شناسایی گاز متان

در سال های اخیر تحقیقات گسترده ای جهت ساخت حسگرهای گازی با استفاده از اکسیدهای فلزی به صورت خالص و یا با ناخالصی های مختلف انجام شده است. در این میان اکسید کبالت به علت ویژگی های حسگری برجسته اش، توجه فراوانی را به خود معطوف کرده است. با توجه به فعالیت کاتالسیتی قوی اکسید کبالت و اکسید مس در اکسایش متان انتظار می رود ترکیب اکسید کبالت- مس حسگر مناسبی جهت شناسایی این گاز باشد. به این منظور در این پژوهش، نانو پودر و لایه های نازک cu/co3o4 (cu/co= 0.0, 0.05, 0.08, 0.10, 0.125, 0.15) به ترتیب با روش های سل- ژل و اسپری پایرولیز تهیه شدند و خواص مختلف ساختاری، اپتیکی، مورفولوژی و حسگری آن ها مورد بررسی قرار گرفت. خواص ساختاری نانو پودرها و لایه های نازک با استفاده از پراش پرتو x بررسی شدند. نتایج xrd نشانگر ساختار پلی کریستالین شامل فاز co3o4 با پیک ارحج ]1 1 3[ در نانو پودرها و ]1 1 1[ در لایه های نازک بود. همچنین به دلیل افزایش ناخالصی مس در نانو پودرها فاز (cuo0.30co0.70)co2o4 و در لایه های نازک فاز cucoo2 تشکیل گردید. سایز نانو بلورک ها nm 28-24 در نانو پودرها و nm 32-21 در لایه های نازک بود. مطالعات ftir تشکیل اکسید کبالت را در نانو پودرها تایید کرد. مورفولوژی سطح نانو ذرات با استفاده از تصاویر tem مورد بررسی قرار گرفت. تصاویر نشان دهنده ذرات با ساختار کروی و کاهش در سایز نانو ذرات با افزایش ناخالصی بودند. تصاویر sem تشکیل نانو ساختار در لایه های نازک را نشان می داد. افزایش سایز ذرات با افزایش ناخالصی مس در تصاویر مشاهده می شد. خواص اپتیکی لایه های نازک با استفاده از دستگاه طیف نور سنج uv-vis مورد مطالعه قرار گرفت. اکسید کبالت دو گاف انرژی دارد. مقادیر گاف 01/2 و 43/1 برای لایه نازک co3o4 خالص بود و این مقادیر برای لایه نازک با نسبت مولی 15/0 cu/co= به 96/1 و 34/1 کاهش یافت. حساسیت نانو ساختارها در مجاورت گاز متان در محدوده دمایی °c 300-200 و ppm 6000-3000 گاز مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین مقدار حساسیت در دمای °c 300 و ppm 6000 متان مشاهده شد. با افزایش ناخالصی مس، حساسیت حسگرهای لایه ضخیم افزایش و حساسیت لایه های نازک کاهش یافت. حسگرهای لایه نازک نسبت به حسگرهای لایه ضخیم حساسیت بیشتری از خود نشان دادند.