سنتز نانوذرات فریت نیکل مس دوپ شده با کادمیم و بررسی خواص حسگری آن به‌منظور تشخیص استونیتریل در مقادیر بسیار جزئی

محورهای موضوعی : سنتز مواد

حسین امامی ¹ (گروه مهندسی برق و کامپیوتر، واحد شهر مجلسی، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران)
حمیدرضا ابراهیمی ² (مرکز تحقیقات مهندسی پیشرفته، واحد شهر مجلسی، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران)

تاریخ دریافت : 1399/06/12 تاریخ پذیرش : 1399/10/23 تاریخ انتشار : 1400/08/01

کلید واژه: روش هم‌رسوبی, نانوذرات, استونیتریل, نانوحسگر, فریت نیکل مس دوپ شده با کادمیم,

چکیده مقاله :

در اینمطالعهنانو ذرات فریتنیکل مس دوپ شده با کادمیم با فرمولNi0.5Cu0.5Fe2O4 (Cd Doped) که دارای ساختار اسپینلی است از طریق تکنیک هم رسوبی تولید شد. نانوذرات حاصل جهت ساخت بخش حساس نانوحسگر گاز استفاده گردید. برای تعیین ساختار نانوذرات مذکور از تکنیک های پراش پرتو ایکس (XRD, X-ray diffraction)، فلورورسانس پرتو ایکس (XRF, X-ray fluorescence) و میکروسکوپ الکترونی عبوری Transmission electron microscopy (TEM)استفاده گردیده است. حساسیت این نانوذرات نسبت به نمونه‌های گازی مختلف شامل استون، استونیتریل، آکریلونیتریل، فرمامید، کربن تتراکلرید، وینیل استات،اتانول،آمونیاکو متانول مورد بررسی قرار گرفت. گونه‌های گازی موردنظر با غلظت ppm200 در بازه دمایی 50 تا ˚C300 در معرض نانوحسگر قرار داده شدند. بهترین رفتار حسگری برای گاز استونیتریل در دمای ˚C200 مشاهده شد. به‌علاوه، در دمای ˚C200 ، غلظت‌های مختلفی از استونیتریل در محدوده 20 تا ppm200 مورد آزمایش واقع شدند. نتایج نشان داد نمونه‌های دارای غلظت‌های بالاتر، پاسخ حسگری بهتری داشتند.

چکیده انگلیسی:

In this study cadmium doped nickel copper ferrite Ni0.5Cu0.5Fe2O4 (cd doped) nanoparticles with spinel structure were synthesized using co-precipitation method. The nanoparticles were employed as a gas sensing material. X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF) and transmission electron microscopy (TEM) techniques were used to characterize the nanoparticles structure. The sensing behavior of the nanoparticles was examined in the presence of different gases including. Acetone, acetonitrile, acrylonitrile, formamide, caron tetrachloride, vinyl acetate, ethanol, ammonia, and methanol. The characterization process was performed for a concentration of a 200 ppm and within a temperature interval from 50 ˚C to 300 ˚C and the best sensing behavior was found to be at 200 ˚C. Furthermore, various concentrations of acetonitrile gas at 200 ˚C within a concentration interval of 20 to 200 ppm were tested and it is found that the higher concentrations will result in a better response.

منابع و مأخذ:

[1] P. B. Koli, K. H. Kapadnis & U. G. Deshpandem "Nanocrystalline-modified nickel ferrite films: an effective sensor for industrial and environmental gas pollutant detection," J. Nanostructures Chem, vol. 9, pp. 95-110, 2019.

 

[2] Z. Adamyan1, A. Sayunts, V. Aroutiounian, E. Khachaturyan, M. Vrnata, P. Fitl & J. Vlček, "Nanocomposite sensors of propylene glycol, dimethylformamide and formaldehyde vapors," J. Sens. Sens. Syst, vol. 7, pp. 31–41, 2018.

 

[3] D. R. Patil & L. A. Patil, Room temperature chlorine gas sensing using surface modified ZnO thick film resistors, Sens. Actuators B, vol. 123, pp. 546– 553. 2007.

 

[4] J. A. C. De Paiva, M. P. F. Grac¸ A. J. Monteiro, M. A. Macedo & M. A. Valente, "Spec troscopy studies of NiFe₂O₄ nanosized powders obtained using coconut water," J. Alloys Compd. Vol. 485, pp. 637–641, 2009.

 

[5] S. Anjum, H. G. Jaffari, A. K. Rumaiz, S. M. Rafique & I. S. Shah, "Role of vacancies intransport and magnetic properties of nickel ferrite thin films," J. Phys. D. Appl. Phys, vol. 43, pp. 265-001, 2010.

 

[6] A. Sutka, G. Mezinskis, S. Lagzdina & G. Bebris, "Effect of cooling conditions on nano-sized NiFe₂O₄ electrical properties," Adv. Mater. Res, vol. 222, pp. 263 -266, 2011.

 

]8 [ف. عربلو نره یی، ر. معمارزاده، ف. پناهی، م. دوازده‌امامی، س. جوادپور و م. ح. شریعت، "سنسور دما پایین گاز منواکسید کربن برپایه کامپوزیت لایه‌ نازک   Fe(II)(salen)/ PEDOT:PSS" مجله فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، جلد 1، شماره 12، 1397.

 

[9] A. A. Sagade & R. Sharma, "Copper sulphide (CuxS) as an ammonia gas sensorworking at room temperature," Sens. Actuators B, vol. 133, pp. 135–143, 2012.

 

[10] T. Sathitwitayakul, M. V. Kuznetsov, I. P. Parkin & R. Binions, "The gas sensing properties of some complex metal oxides prepared by self-propagating high-temperature synthesis", Mat. Lett, vol. 75, pp. 36–38, 2012.

 

[11] Z. Sun, L. Liu, D. Jia & W. Pan, "Simple Synthesis of CuFe₂O₄ nanoparticles as gas sensing materials", Sensors and Actuators B, vol. 125, pp. 144-148, 2007.

 

[12] S. Tao, F. Gao, X. Liu & O. Sorensen, "Preparation and gas-sensing properties of CuFe₂O₄ at reduced temperature", Materials Science and Engineering B, vol. 77, pp. 172-176, 2000.

 

[13] A. Sutka, M. Stingaciu, G. Mezinskis & A. Lusis, "An alternative method to modifythe sensitivity of p-type NiFe2O4 gas sensor," J. Mater. Sci, vol. 47, pp. 2856- 2863, 2012.

 

[14] Y. Tang, O. Zhang, Y. Li & H. Wang, "Highly selective ammonia sensors based onCo1−xNixFe₂O₄/multi-walled carbon nanotubes nanocomposites," Sens. Actua-tors, B, vol. 169, pp. 229–234, 2012.

 

[15] A. Sutka, M. Stingaciu, G. Mezinskis & A. Lusis, "Gas sensing properties of Zn dopedp-type nickel ferrite," Sens. Actuators, B, vol. 171–172, pp. 354–360, 2012.

[16] A. Sutka, J. Zavickis, G. Mezinskis, D. Jakovlevs & J. Barloti, "Ethanol monitoring by ZnFe₂O₄ thin film obtained by spray pyrolysis," Sens. Actuators, B, vol. 176, pp. 330–334, 2013.

 

[17] K. Wua , J. Lib & Ch. Zhanga, "Zinc ferrite based gas sensors: A review," Ceramics International, vol. 45, no. 9, pp.11143-11157, 2019.

 

[18] A. Pathania, P. Thakur, A. V. Trukhanov, S. V.Trukhanov, L. V. Panina, UlrikeLüders & A. Thakur, "Development of tungsten doped Ni-Zn nano ferrites with fast response and recovery time for hydrogen gas sensing application," Results in Physics, vol. 15, pp. 102531, 2019.

 

[19] H. R. Ebrahimi, M, Parish, G. R. Amiri, B. Bahraminejad & S. Fatahian, "Synthesis, characterization and gas sensitivity investigation of Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄ nanoparticles," Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 414, pp. 55–58, 2016.