اثر افزودنی‌های متفاوت بر ویژگی‌های حسگری قلع دی‌اکسید

محورهای موضوعی : شیمی تجزیه

اعظم انارکی فیروز ¹ (دانشیار دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، دانشکده علوم پایه، گروه شیمی ، تهران، ایران)
علیرضا محجوب ² (استاد تمام دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده شیمی، گروه شیمی معدنی، تهران، ایران)

تاریخ دریافت : 1397/02/27 تاریخ پذیرش : 1397/10/27 تاریخ انتشار : 1397/12/01

کلید واژه: حسگر, مواد افزودنی, قلع دی‌اکسید,

چکیده مقاله :

امروزه با توجه به آلودگی هوا ناشی از دود ماشین‌ها و کارخانه‌ها باید تمهیداتی برای آشکارسازی و پایش انتشار این ترکیب‌های آلوده‌کننده اندیشید. یکی از روش‌های آشکارسازی این ترکیب‌ها استفاده از حسگرهای اکسید فلزی نیم‌رسانا است. این حسگرهای گازی اکسید فلزی برای تشخیص گازها در کاربردهای خانگی، تجاری و صنعتی دارای مزایای بسیاری ازجمله هزینه کم و تولید آسان هستند. به هرحال، کارایی این حسگرها به عوامل متفاوتی ازجمله طبیعت ساختار، ریخت‌شناسی، مواد افزودنی دوپه‌شده به ساختار آن‌ها و ... بستگی دارد. از مهم‌ترین این حسگرها می‌توان به قلع دی‌اکسید اشاره کرد. از این‌رو، در این کار مروری اثر مواد افزودنی متفاوت شامل فلز، اکسید فلز و کربن بر ویژگی حسگری قلع دی‌اکسید موردبررسی قرارگرفته است. نتایج نشان می‌دهد که این مواد افزودنی بر ریخت شناختی، حساسیت، انتخاب‌پذیری، سرعت پاسخ و دمای پاسخ تأثیر می‌گذارند.

چکیده انگلیسی:

Today, regarding to the air pollution caused by the smoke of cars and factories, measurements should be taken to detect and monitor the release of these contaminating compounds. Use of semiconductor metal oxide sensors is one of the methods for detecting of these compounds. These metal oxide gas sensors have many advantages, such as low cost and easy production, for detecting gases in domestic, commercial, and industrial applications. However, the performance of these sensors depends on a variety of factors, including the nature of the structure, morphology, doped additives, their structures, and so on. The most important of these sensors is tin dioxide. Therefore, in this review, the effects of various additives, including metal, metal oxide, and carbon, are investigated on the sensing properties of tin dioxide. The results revealed that these additives affect morphology, sensitivity, selectivity, response speed, and response temperature.

منابع و مأخذ:

[1] Bagheri, M.; Khodadadi, A.A.; Mahjoub, A.R.; Mortazavi, Y.; Sensors and Actuators B: Chemical 220, 590-599, 2015.

[2] Hyodo, T.; Urata, K.; Kamada, K.; Ueda, T.; Shimizu, Y.; Sensors and Actuators B: Chemical 253, 630-640, 2017.

[3] Bagheri, M.; Khodadadi, A.A.; Mahjoub, A.R.; Mortazavi, Y.; Sensors and Actuators B: Chemical 223, 576-585, 2016.

[4] Bagheri, M.; Hamedani, N.F.; Mahjoub, A.R.; Khodadadi, A.A.; Mortazavi, Y.; Sensors and Actuators B: Chemical 191, 283-290, 2014.

[5] Hamedani, N.F.; Mahjoub, A.R.; Khodadadi, A.A.; Mortazavi, Y.; Sensors and Actuators B: Chemical 169, 67-73, 2012.

[6] Hamedani, N.F.; Mahjoub, A.R.; Khodadadi, A.A.; Mortazavi, Y.; Sensors and Actuators B: Chemical 156, 737-742, 2011.

[7] Anaraki Firooz, A.; Mahjoub, A.R.; Khodadadi, A.A.; Shahrjerdi, A.; Journal of Nanoscience and Nanotechnology 10, 6049-6055, 2010.

[8] Darvishnejad, M.H.; Anaraki Firooz, A.; Beheshtian, J.; Khodadadi, A.A.; RSC Advances 6, 7838-7845,  2016.

[9] Akbari, A.; Anaraki Firooz, A.; Beheshtian, J.; Khodadadi, A.A.; Applied Surface Science 315, 8-15, 2014.

[10] Anaraki Firooz, A.; Mahjoub, A.R.; Khodadadi , A.A.; Sensors and Actuators B: Chemical 141, 89-96, 2009.

[11] Bhati, V.S.; Ranwa, S.; Fanetti, M.; Valant, M.; Kumar, M.; Sensors and Actuators B: Chemical 255, 588-597, 2018.

[12] Krivetskiy, V.; Efitorov, A.; Arkhipenko, A.; Vladimirova, S.; Rumyantseva, M.; Dolenko, S.; Gaskov, A.; Sensors and Actuators B: Chemical 254, 502-513, 2018.

[13] Fàbrega, C.; Casals, O.; Hernández-Ramírez, F.; Prades, J.D.; Sensors and Actuators B: Chemical 256, 797-811, 2018.

[14] Anaraki Firooz, A.; Akbari, A.; Journal of Materials Science: Materials in Electronics 27, 11488-11494, 2016.

[15] Anaraki Firooz, A.; Mahjoub, A.R.; Khodadadi, A.A.; Materials Chemistry and Physics. 115 (1), 196-199, 2009.

[16] Anaraki Firooz, A.; Mahjoub, A.R.; Khodadadi, A. A.; Materials Letters 62, 1789-1792, 2008. 

[17] Anaraki Firooz, A.; Mahjoub, A.R.; Khodadadi, A.A.; Sensors and Actuators B: Chemical 141 (1), 89-96, 2009.

[18] Zhang, S.; Sun, G.; Li, Y.; Zhang, B.; Lin, L.; Wang, Y.; Cao, J.; Zhang, Z.; Sensors and Actuators B: Chemical 266, 213-220, 2018.

[19] Shojaee, M.; Nasresfahani , Sh.; Sheikhi, M.H.; Sensors and Actuators B: Chemical  254, 457-467, 2018.

[20] Nagirnyak, S.; Dontsova, T.; Nano Research & Applications 3, 1-4, 2017.

[21] Ma, X.;Qin, Q.;  Zhang, N.; Chen, C.;  Liu, X.;  Chen, Y.;  Li, C.;  Ruan, S.; Journal of Alloys  Compound 723, 595-601, 2017

[22] Bhanjana, G.; Dilbaghi, N.; Kumar, R.; Umar, A.; Kumar, S.; Electrochimica Acta 169, 97-102, 2015. 

[23] Hernández, P.T.; Hailes, S.; Parkin, I.; Sensors and Actuators B: Chemical 242, 1275- 1281, 2017. 

[24] Sun, Y-F.; Liu, S.B.; Meng, F.L.; Liu, J.Y.; Jin, Z.; Kong, L.T.; Liu, J.H.; Sensors 12, 2610-2631, 2012.

[25] Nagirnyak, S.; Dontsova T.; iMed Pub Journals 3 (2) 1-3, 2017.

[26] Wang, X.; Ren, P.; Tian, H.; Fan H.; Cai, C.; Liu, W.; Journal of Alloys Compound 669, 29-37, 2016. 

[27] Tricoli, A.; Righettoni, M.; Teleki, A.; Angewandte Chemie International Edition

       49, 7632-7652, 2010. 

[28] Batzill, M.; Diebold, U.; Progress in Surface Science 79, 47-154, 2005.

[29] Malagu, C.; Guidi, V.;  Stefancich, M.; Carotta, M.C.; Mertinelli, G.; Journal of Applied Physics 91, 808-814, 2002.

[30] Sahm, T.; Gurlo, A.; Barsan, N.; Weimar, U.; Madler, L.; Thin Solid Films 490, 43-47, 2005.

[31] Faal Hamedini, N.;  Mahjoub, A.R.; Khodadadi, A.A.; Hosseinian, A.; Journal of Applied Chemical Research 10 (1), 5-10, 2016.

[32] Yaghouti Niyat, F.; Shahrokh Abadi, M.H.; Scientific Reports 8(1), 2149-2154, 2018.

[33] Zhou, Q.; Cao, M.; Li, W.; Tang, C.; Zhu, S.; Journal of Nanotechnology 2015, 714072-714077 2015.

[34] Kim, J.H.; Lee, J.H.; Mirzaei A.;Kim, H.W.; Kim, S.S.; Sensors and Actuators B: Chemical 248, 500-511, 2017.

[35] Inderan, V.; Arafat, M.M.; Kumar, S.; Haseeb, A.S.M.A.; Jiang, Z.T.; Altarawneh, M.; Lee, H.L.; Nanotechnology 28(26), 265702-265714, 2017.

[36] Kundu, S.; Sudharson, R.;Narjinary, M.; Sensors and Actuators B: Chemical 254, 437-447, 2018.

[37] Nejat, R.; Mahjoub, A.R.; Hekmatian, Z.; Azadbakht, T.; RSC Advance 5 (21), 16029-16035, 2015.

[38] Qi, T.; Wang, H.; Hao, X.; Liu, X.; Gongneng, C.; Journal of Functional Materials 48(4), 04122-04126, 2017.

[39] Fedorenko, G.; Oleksenko, L.; Maksymovych, N.; Skolyar, G.; Ripko, O.; Nanoscale Research Letters 12(1), 329-341, 2017.

[40] Dong, C.; Jiang, M.; Tao, Y.; Shen Y.; Lu, Y.;Yuan, Y.; Wang, Y.; Sensors and Actuators B: Chemical 257, 419-426, 2018.

[41] Su, P.G.; Yang, L.Y.; Sensors and Actuators B: Chemical 223, 202-208, 2016.

[42] Peng, Y.; Zheng, L.; Zou, K.; Li. C.; Nanotechnology 28(21), 215501-2155016, 2017.

[43] Yin, X.-T, Guo, X.-M., J Mater Sci: Mater Electron 25, 4960-4966, 2014.

[44] Degler, D.; Pereira de Carvalho, H.W.; Kvashnina, K.; Grunwaldt, J.D.; Weimar,U.; Barsan, N.; RSC Advance 6, 28149-28155, 2016.

[45] Xiong, Y.; Chen, W.; Li, Y.; Cui, P.; Guo, S.; Chen, W.; Tang, Z.; Yan, Z.; Zhang, Z.; Nano Research 9(11), 3528-3535, 2016.

[46] Choi, S.W.; Kim, S.S.; Journal of Materials Research 27, 1675-1688, 2012.

[47] Kim, J.H.; Abideen, Z.U.; Zheng, Y.; Kim, S.S.; Sensors 16, 1857-1867, 2016.

[48] Bagheri, M.; Khodadadi, A.A.; Mahjoub, A.R.; Mortazavi, Y.; Sensors and Actuators B: Chemical 188, 45-52, 2013.

[49] Hemmati, S.;Anaraki Firooz, A.; Khodadadi, A.A.; Mortazavi, Y.; Sensors and Actuators B: Chemical 160 (1), 1298-1303, 2011.

[50] Gholami, M.; Khodadadi, A.A.; Anaraki Firooz, A.; Mortazavi, Y.; Sensors and Actuators B: Chemical 212, 395-405, 2015.

[51] Li, M.; Zhu, H.; Cheng, J.; Zhao, M.; Yan, W.; Journal of Porous Materials 24(2), 504-507, 2017.

[52] Xue, X.Y.;  Xing, L.L.; Chen, Y.J.; Shi, S.L.; Wang, Y.G.; Wang, T.H.; Journal of Physics Chemistry C 112, 12157-12160, 2008. 

[53] He, L.F.; Jia, Y.; Meng, F.L.; Li, M.Q.; Liu, J.H.; Journal of Materials Science 44, 4326-4333, 2009.

[54] Kim, S.S.; Na, H.G.; Choi, S.W.; Kwak, D.S.; Kim, H.W.; Journal of Physics D. Applied Physics 45 (20), 205301-205311,2012.

[55] Anaraki Firooz, A.; Mahjoub, A.R.; Khodadadi, A.A.; Journal of Nanoscience and Nanotechnology 10 (9), 6155-6166, 2010.

[56] Pan, Q.; Xu, J.; Dong, X.; Zhang, J.; Sensors and Actuators B: Chemical 66, 237-243, 2000.

[57] Makeeva, E.A.; Rumyantseva, M.N.; Gaskov, A.M.; Inorganic Materials 41 (4), 442-449, 2005.

[58] Cheong, H.W.; Lee, M.J.; Journal of Ceramic Proccess Research 7(3), 171-183, 2006.

[59] Anaraki Firooz, A.; Hyodo, T.; Mahjoub, A.R.; Khodadadi, A.A.; Shimizu, Y.; Sensors and Actuators B: Chemical 147 (2), 554-560, 2010.

[60] Wan, Y.T.; Liu, J.Y.; Li, W.; Meng, F.L.; Jin, Z.; Yu, X.Y.; Huang, X.J.; Liu, J. H.; Nanotechnology 22, 225602-225611, 2011.

[61] Kim, H.W.; Na,H.G.; Kwon, Y.J.; Cho, H.Y.; Lee, C.M.; Sensors and Actuators B: Chemical 22, 212-219, 2015.

[62] Jiang, J.; Shi, L.; Xie, T.; Wang, D.; Lin, Y.; Sensors and Actuators B: Chemical 254, 863-871, 2018.

[63] He, Y.; Wang, D.; Ge, F.; Liu, L.; Journal of Semiconductors 36(8), 083005-083015, 2015.

[64] Lee, S.W.; Lee, W.; Hong, Y.; Lee, G.; Yoon, D.S.; Sensors and Actuators B: Chemical 255, 1788-1804, 2018.

[65] Ghalkhani, M.;Hosseininia B.;Beheshtian, J.;Anaraki Firooz, A.;Journal of Materials Science: Materials in Electronics 28 (11), 7568-7574, 2017.

[66] Al-Enizi, A.M.; Naushad, M.; Al-Muhtaseb, Ruksana, A.H.; Alshehri, S.M.; Alothman, Z.A.; Ahamad, T.; Chemical Engineering Journal 345, 58-66, 2018.

[67] Izadi, N.; Rashidi, A.M.; Golzardi, S.; Talaei, Z.; Mahjoub, A.R.; Aghili, M.H.; Ceramics International 38 (1), 65-75, 2012.

[68] Talaei, Z.; Mahjoub, A.R.; Rashidi, A.M.; Amrollahi, A.; Meibodi,,M.E.; International Communications in Heat and Mass Transfer 38 (4), 513-517, 2011.

[69] Narjinary, M.; Rana, P.; Sen, A.; Pal, M.; Material Design 115, 158-164, 2017.

[70] Tao, Q.; Wang, R.; Wang, W.; Xu, L.; Wang, C.; Gongneng, C.; Journal of Functional Materials 48(2), 02182-02196, 2017.

[71] Leghrib, R.; Felten, A.; Pireaux, J.J.; Llobet, E.; Thin Solid Films 520, 966-970, 2011.

[72]  Hu, Q.; Liu, S.; Lian, Y.; Physica Statues Solidi (a) Applications and Materials Science 211(12), 2736-2729, 2014.

[73] Fakhri, H.; Mahjoub, A.R.; Khavar A.H.C.; Materials Science in Semiconductor Processing 41, 38-44, 2016.

[74] Khavar, A.H.C.; Moussavi, G.; Mahjoub, A.R.; Applied Surface Science 440, 963-973, 2018.

[75] Munasinghe, M.A.H.M.; Zappa, E.D.; Poli, N.; Sberveglieri, G.; Procedia Engineering 168, 305-308, 2016.

[76] Fakhri, H.; Mahjoub, A.R.; Aghayan, H.; Journal of Nanostructures 7 (3), 223-235, 2017.