بررسی تاثیر نانوذرات نقره برخواص حسگری اکسید قلع

گاز متان یک گاز قابل اشتعال است و نیاز به آشکارسازی آن در محیط هایی که درصد بالایی از این گاز وجود دارد، می باشد. و با توجه به اینکه تشخیص گاز متان در صنایع کشور بخصوص صنایع نفت وگاز اهمیت خاصی دارد، در این پژوهش سعی شده است تا حسگری مناسب ساخته شود. حسگرهای نیمه هادی و یا اکسید فلزی به دلیل داشتن حساسیت عالی،دقت بالا، زمان پاسخ کوتاه و همچنین قیمت ارزان و سادگی نسبت به دیگر حسگرها همیشه مورد توجه بوده اند. این حسگرها عمدتا از نیمه هادی های اکسید فلزی همچون fe2o3, zno و sno2 ساخته می شوند. در این میان اکسید قلع در کاربردهای عملی به دلیل داشتن حساسیت و همچنین پایداری خوب برای حسگری گازهای اکسید کننده به ویژه تشخیص هیدروکربن هایی مانند متان مورد توجه است. حسگرهای اکسید فلزی معمولاً در دماهای بالا (300 تا 500 درجه سانتی گراد) کار می کنند. با توجه به چشمگیر نبودن حساسیت اکسید قلع خالص در مقابل گاز متان و همچنین نیاز به دمای کاری بالا، این ماده را با ناخالصی های فلزی می آلایند. این امر موجب افزایش حساسیت ، کاهش دمای کاری و همچنین کاهش زمان پاسخ می گردد. در این پژوهش اثر افزودن نقره در ساختار حسگر اکسید قلع بررسی شد و مشاهده گردید که نانو ذرات نقره به بهتر شکسته شدن ملکول های گاز متان و همچنین بخارات الکل های متانول و اتانول کمک کرده و درنتیجه باعث افزایش حساسیت و کاهش دمای کاری می شود. در تحقیق حاضر، ساخت و مشخصه یابی حسگرهای گاز به صورت لایه های ضخیم که بر اساس تغییر رسانایی الکتریکی بر مبنای اکسید قلع کار می کنند، انجام شده است. حسگرهای اکسید قلع به دو روش اضافه نمودن نانوذرات نقره(تولید نانوذرات نقره از طریق کاهش نمک آن با nabh4) و لایه نشانی نقره بر سطح اکسیدقلع (به روش اسپاترینگ) تهیه شده اند و به عنوان حسگر گاز متان در دمای65 تا 430 درجه سانتی گراد مورد آزمایش قرار گرفته اند. نمونه های اکسید قلع حاوی درصدهای معینی از نقره و همچنین ضخامت های مشخص لایه نشانی شده، تهیه شد و خواص الکتریکی و حسگری آنها مورد بررسی قرار گرفت. ملاحظه گردید که با افزایش تراکم نقره در بدنه، مقاومت الکتریکی نمونه ها افزایش می یابد. اندازه گیری مقاومت نمونه ها در برابر گاز های متان و بخارات اتانول و متانول در دماهای مختلف، وابستگی مقاومت و همچنین حساسیت آن ها را به دما نشان داد. بررسی ها نشان دادند که در بهترین حساسیت ها، نمونه0.5درصد نقره حساسیت 65.8درصد را بهppm500 گاز متان در دمای 430 درجه سانتیگراد و با زمان پاسخ 17 ثانیه و نمونه 0.3 درصد حساسیت 92.31درصد به ppm500 بخار متانول با زمان پاسخ 31 ثانیه و نمونه 1.5درصد حساسیت 97.28درصد به ppm500 اتانول با زمان پاسخ 26 ثانیه را داشته اند. در نمونه های لایه نشانی شده، نمونه با ضخامت 10نانومتر حساسیت 12.5درصد را در دمای 190 درجه با زمان پاسخ 19 ثانیه را نشان داده است که باعث کاهش کاهش دما به اندازه 120درجه و کاهش زمان پاسخ به اندازه 11 ثانیه نسبت به نمونه خالص اکسید قلع شده است.