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

لایه های نازک و پودرهای نانوکریستالی و مزومتخلخل دوتائی TiO۲-Er۲O۳با نسبتهای مولی مختلف TiO۲:Er۲O۳ با استفاده از فرایند سل-ژل تهیه شدند. آنالیزهای XRD و FTIR نشان داد که فاز ثانویه اکسید اربیم در گستره ۱۰۰-۵۰ درصد مولی از Er۲O۳تشکیل شد، در حالیکه فاز دی تیتانات اربیم در رنج ۱۰۰-۲۵ درصد مولی از Er۲O۳ بوجود آمد. فازهای اکسید تیتانیم حاوی جای خالی اکسیژن نظیر Ti۷O۱۳ و Ti۲O۳ نیز برای سیستم حاوی TiO۲:Er۲O۳ بانسبت مولی ۷۵:۲۵ (۱۳TE) در دمای Cº ۸۰۰ 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 دی اکسید تیتانیم کاهش یافت. آنالیز AFM تائید کرد که سیستم حاوی TiO۲:Er۲O۳ بانسبت مولی  ۲۵:۷۵ (۳۱TE) در دمای Cº ۶۰۰ دارای کوچکترین اندازه دانه، ۱۷ نانومتر، و بیشترین زبری بود. همچنین سیستم حاوی TiO۲:Er۲O۳ با نسبت مولی یکسان پس از عملیات حرارتی در دمای Cº ۸۰۰ کوچکترین اندازه دانه، ۳۲ نانومتر، و بیشترین زبری را داشت. خواص حسگری گاز لایه دی اکسید تیتانیم به گازهای CO و NO۲ با افزودن اکسید اربیم بهبود قابل ملاحظه ای یافت، بطوریکه پاسخی پایدار، قابل اعتماد و قابل تولید مجدد با بزرگی بالا همراه با زمان های پاسخ و بازیابی کم بدست آمد. علاوه بر اینکه دمای کاری حسگر نیز به میزان قابل توجهی تا Cº ۲۰۰ کاهش یافت که کاربرد اقتصادی آن را مقرون به صرفه می کند.

Keywords:

حسگر گاز , دی اکسید تیتانیم , اکسید اربیم , نانو کریستالی