بررسي حسگري نانوچندسازه‌هاي SnO/Graphene و SnO/Bamboo charcoal براي سنجش اتانول

Study of SnO/graphene and SnO/Bamboo charcoal nanocomposites sensors for ethanol sensing

در اين پژوهش، نانوچندسازه قلع (II) اكسيد دوپهشده با گرافن (SnO/graphene) به روش آب‌گرمايي تهيه شد. براي شناسايي ويژگي ساختاري نانوچندسازه و بررسي برهم‌كنش نانوذرات از پراش پرتو ايكس (XRD)، طيف‌سنجي تفكيك انرژي (EDS)، ميكروسكوپي الكتروني روبشي (SEM) و طيف‌سنجي فروسرخ تبديل فوريه (FTIR) استفاده شد. سپس، نانوچندسازه SnO/graphene به‌عنوان لايه حساس و فعال در تهيه حسگر گازي بهكارگرفته شد و براي سنجش گاز اتانول مورداستفاده قرار گرفت. بهمنظور بهينهكردن شرايط و عملكرد حسگر، حساسيت و پاسخ نانوچندسازه در دماي كار بررسي و عاملهاي مهمي مانند زمان پاسخ، زمان بازيافت و گزينش‌پذيري تعيين شد. همچنين، در دماي كار، حسگر ساخته شده حساسيتي در حدود 12 برابر را نسبت به غلظت ppm 200 نشانداد و زمان پاسخ آن تا حد قابلتوجهي پايين بود. همچنين، حسگر SnO/graphene گزينش‌پذيري خوبي را نسبت به گاز هدف در مقايسه با ساير گازهاي مورد بررسي مانند متانول، فنيل‌اتيل الكل، استون، ان‌هگزان و غيره داشته است. با توجه به ويژگي زغال بامبو و ويژگي‌هاي سطحي ويژه و ساختار متخلخل، تهيه نانوچندسازه قلع (II) اكسيد دوپهشده با زغال بامبو (SnO/bamboo charcoal) نيز تهيه شد و عملكرد اين حسگر مورد بررسي قرار گرفت. نانوچندسازه SnO/bamboo charcoal نسبت به غلظت كم اتانول در حد ppm 10حساسيت قابلتوجهي را نشانداد كه در مقايسه با حسگر SnO/graphene از حساسيت و حد تشخيص بهتري برخوردارست.

In this Research, tin(II) oxide doped with graphene (SnO /graphene) nanocomposite was synthesized by hydrothermal method. Structural characteristics of the nanocomposites were studied using X-ray Diffraction (XRD), Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) scanning electron microscopy (SEM), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), to confirm possible interactions which may have formed between the nanocomposites. Then, SnO /graphene nanocomposite was used as a sensitive and active layer for preparing a gas sensor for ethanol gas sensing. To optimize the condition and function of the sensor, the sensitivity and response of the nanocomposite at working temperature were investigated and important parameters such as response time, recovery time, and selectivity were determined. At the working temperature also at operating temperature, the sensor showed a sensitivity of about 12 times the concentration of 200 ppm and its response time was significantly lower. In addition, the SnO /graphene sensor had good selectivity over the target gas compared to other gases such as methanol, phenylethyl alcohol, acetone, n-hexane, etc. Due to the properties of bamboo charcoal and specific surface properties and its porosity structure, tin (II) oxide doped with bamboo charcoal (SnO/Bamboo charcoal) nanocomposite synthesis, this sensor was also studied. SnO/Bamboo charcoal nanocomposite showed a significant sensitivity to the low concentration of ethanol at 10 ppm which is better than the sensitivity and detection limit compared to SnO /graphene sensor.