ساخت لایه های نازک pd/wo3 و بررسی تاثیرآبدوستی بر رشد نانوذرات پالادیم و پاسخ گازوکرومیک آن ها

اکسید تنگستن به دلیل دارا بودن خواص گازوکرومیک، به طور گسترده ای برای ساخت حسگرهای اپتیکی گاز هیدروژن مورد توجه قرار گرفته است. در فرایند گازوکرومیک، هنگامی که اتم های هیدروژن به شبکه ی لایه ی نازک اکسید تنگستن تزریق می-شوند، رنگ لایه از شفاف به آبی تیره تغییر می کند. این فرآیند برگشت پذیر است و هنگامی که لایه ی نازک رنگی شده در معرض گاز اکسیژن قرار گیرد، شفاف می شود. مطالعات پیشین نشان داده است که رنگی شدن گازوکرومیک لایه ی نازک اکسید تنگستن، مستلزم لایه نشانی یک لایه ی خیلی نازک مانند pd یا pt برسطح آن، به عنوان کاتالیست گاز هیدروژن است. pd، یک کاتالیست شناخته شده برای گاز هیدروژن است. در یک سیستم گازوکرومیک، مشخصات لایه ی نازک کاتالیستی تعیین کننده ی نرخ تجزیه-ی گازهای جذب شده و درنتیجه پاسخ گازوکرومیک سیستم است. روش های مختلفی از جمله اسپاترینگ، تبخیر با باریکه ی الکترونی، الکترولس و احیای هیدروژنی برای لایه نشانی لایه ی نازک pd وجود دارد. در این میان، روش احیای هیدروژنی به-عنوان روشی ساده، ارزان و نسبتاً موفق برای لایه نشانی pd شناخته شده است. در این روش، قطره ای از محلول pdcl2 بر سطح لایه-ی اکسید تنگستن چکانده می شود تا پس از خشک شدن، لایه ای نازک از pdcl2 حاصل شود. با عرضه ی گاز هیدروژن به نمونه ی pdcl2/wo3 خشک شده، لایه ای از نانوذرات پالادیوم، به واسطه ی احیای هیدروژنی روی سطح اکسید تنگستن رشد می کنند. به-عنوان یک راهکار جدید، می توان از قطره ی pdcl2 بدون فرآیند خشک سازی، به عنوان کاتالیست مایع گاز هیدروژن در فرآیند گازوکرومیک بهره برد. در این پژوهش این ایده آزموده و رنگی شدن گازوکرومیک جالبی برای لایه های نازک اکسید تنگستن مشاهده شد. در ادامه، ارتباط بین روش و شرایط ساخت لایه های اکسید تنگستن، رشد رو لایه ی پالادیوم و پاسخ گازوکرومیک آن ها با استفاده از کاتالیست مایع، بررسی شد. برای این منظور، لایه های نازک اکسید تنگستن به دو روش سل- ژل و لایه نشانی لیزر پالسی لایه نشانی شدند. در روش سل- ژل، تاثیر دمای بازپخت و در روش لایه نشانی لیزر پالسی، تاثیر دمای زیرلایه بر خواص مختلف ساختاری، مورفولوژیکی، شیمیایی و اپتیکی لایه های نازک اکسید تنگستن، توسط پراش پرتوی ایکس (xrd)، میکروسکوپ نیروی اتمی (afm)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fe-sem)، طیف سنجی مادون قرمز فوریه (ftir) و طیف سنج uv-vis مورد بررسی قرار گرفت. به دلیل ماهیت مایع کاتالیست مورد استفاده برای بررسی خواص گازوکرومیک، خواص آبدوستی نمونه ها نیز، توسط اندازه گیری زاویه ی تماس مورد بررسی قرار گرفت. این بررسی ها حاکی از وابستگی خواص مختلف لایه های نازک اکسید تنگستن به روش و شرایط ساخت آن ها هستند. بررسی خواص گازوکرومیک نمونه ها با استفاده از کاتالیست مایع و نیز بررسی مورفولوژی لایه ی پالادیوم حاصل، نشان داد که آبدوستی زیرلایه ی اکسید تنگستن نقش موثری در نحوه ی رشد لایه ی کاتالیستی و متعاقباً پاسخ گازوکرومیک آن ها دارد. همچنین مشاهده شد که با استفاده از کاتالیست مایع، لایه های نازک اکسید تنگستن لایه نشانی شده به روش لایه نشانی لیزر پالسی در مقایسه با لایه های بدست آمده به روش سل- ژل، پاسخ گازوکرومیک بهتری دارند. این مشاهدات ناشی از تخلخل بالاتر، آبدوستی بهتر و درنتیجه توزیع یکنواخت تر کاتالیست پالادیوم بر سطح این نمونه ها است.