کنترل خواص فیزیکی و حسگری گاز نانوساختار دی‌اکسید تیتانیم به کمک فاز ثانویه اکسید اربیم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

لایه‌های نازک و پودرهای نانوکریستالی و مزومتخلخل دوتائی TiO2-Er2O3با نسبتهای مولی مختلف TiO2:Er2O3 با استفاده از فرایند سل-ژل تهیه شدند. آنالیزهای XRD و FTIR نشان داد که فاز ثانویه اکسید اربیم در گستره 100-50 درصد مولی از Er2O3تشکیل شد، در حالیکه فاز دی‌تیتانات اربیم در رنج 100-25 درصد مولی از Er2O3 بوجود آمد. فازهای اکسید تیتانیم حاوی جای خالی اکسیژن نظیر Ti7O13 و Ti2O3 نیز برای سیستم حاوی TiO2:Er2O3 بانسبت مولی 75:25 (13TE) در دمای Cº 800 مشاهده شد. همچنین دریافته شد که اکسید اربیم سبب کند شدن استحاله فازی آناتاز به روتیل شد. آنالیز TEM مشخص نمود که فرایند کریستالیزاسیون و رشد کریستالها در اثر افزودن اکسید اربیم به دی‌اکسید تیتانیم کاهش یافت. آنالیز AFM تائید کرد که سیستم حاوی TiO2:Er2O3 بانسبت مولی  25:75 (31TE) در دمای Cº 600 دارای کوچکترین اندازه دانه، 17 نانومتر، و بیشترین زبری بود. همچنین سیستم حاوی TiO2:Er2O3 با نسبت مولی یکسان پس از عملیات حرارتی در دمای Cº 800 کوچکترین اندازه دانه، 32 نانومتر، و بیشترین زبری را داشت. خواص حسگری گاز لایه دی‌اکسید تیتانیم به گازهای CO و NO2 با افزودن اکسید اربیم بهبود قابل ملاحظه‌ای یافت، بطوریکه پاسخی پایدار، قابل اعتماد و قابل تولید مجدد با بزرگی بالا همراه با زمان‌های پاسخ و بازیابی کم بدست آمد. علاوه بر اینکه دمای کاری حسگر نیز به میزان قابل توجهی تا Cº 200 کاهش یافت که کاربرد اقتصادی آن را مقرون به صرفه می‌کند.
 

کلیدواژه‌ها