ساخت نانوذرات فريت كبالت- پروسيديوم و بررسي تاثيرات آلايش پروسيديوم بر خواص ساختاري، مغناطيسي و حسگري گاز

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

فيزيك

كارشناسي ارشد

تشخيص گاز نقش بسيار مهمي براي طيف وسيعي از نيازهاي ما مانند حفاظت از محيط زيست، ايمني (تشخيص گازهاي انفجاري)، كنترل تخمير در صنايع غذايي، تشخيص و نظارت بر بيمار و همچنين استفاده خانگي براي تشخيص گازهاي قابل احتراق دارد. از اين رو، در اين تحقيق ويژگي هاي حسگري فريت كبالت آلايش يافته با پروسيديوم CoFe2-xPrxO4 (x=0,0.02,0.04,0.06) مورد بررسي قرار گرفته است. ابتدا نانو ذرات فريت كبالت خالص و آلايش يافته به روش سل-ژل ساخته شد و آناليزهاي طيف سنجي پراش پرتو ايكس (XRD)، طيف سنجي ميكروسكوپ الكتروني روبشي (FESEM)، طيف سنجي نوري- فرابنفش (UV-Vis) ، طيف ‌سنجي مادون قرمز (FTIR)، طيف سنجي مقاومت بر حسب دما (R - T)و طيف سنجي مغناطيس سنج ارتعاشي VSM بر روي نمونه ها انجام و در نهايت آزمايشات حسگري گاز بر روي نمونه ها صورت گرفت. طيف XRD نمونه ها، ساختار فريت اسپينلي با ظهور يك فاز ثانويه در نمونه x=0.06را تاييد كرد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي، توزيع يكنواخت اتمي عناصر را نشان مي دهد. اندازه ذرات محاسبه شده به ترتيب افزايش غلظتPr:56,60,73 و 188 نانومتر و تخلخل 13 ،27 ،7و5 درصد است. حلقه پسماند نمونه ها كاهش مغناطش اشباع از 76 به 61 emug-1 تا x=0.04 و افزايش مجدد مغناطش اشباع به76 emug-1در x=0.06 و وادارندگي تقريبا ثابتي را نشان مي دهد كه به دليل گشتاور مغناطيسي كمتر يون هاي Pr3+ نسبت به يون هاي Fe3+ و همچنين برهمكنش تبادلي بسيار كمتر Pr-Feاز برهمكنش تبادلي Fe-Fe در فريت هاي جايگزين شده با Pr3+ است. طيف UV-VIS نشان مي دهد كه با افزايش آلايش، گاف انرژي در نمونه ها به تدريج ازeV 2.58به 1.93 eV كاهش مي يابد و نمودارهاي مقاومت بر حسب دما، افزايش مقاومت با افزايش غلظتPr نشان مي دهد. بيشترين ميزان حساسيت حسگر به گاز هيدروژن در دماي 350OC براي تمامي نمونه ها ثبت شد. نمونه ي x=0.02بيشترين حساسيت را به گاز هيدروژن با 42 درصد پاسخ در بين تمامي نمونه داشت. براي تمامي نمونه ها با افزايش ميزان غلظت گاز هيدروژن، افزايش ميزان پاسخ حسگري را شاهد بوديم. تمامي نمونه ها در دماي 350OC و غلظتppm 5000 در 5 دوره ي پشت سر هم چرخه ي تكرار شوندگي و پايداري مناسبي را از خود نشان دادند. نمونه ي CoFe2O4، بهترين زمان پاسخ و زمان بازيابي (45 و 5 ثانيه) را داشت اما در آلايش Pr زمان پاسخ و زمان بازيابي افزايش يافته اما با افزايش ميزان آلايش، يك روند كاهشي را دنبال كرده است.

212142

ماده چگال تجربي

فيزيك

دانشگاه صنعتي اصفهان

مهدي رنجبر

پرويز كاملي