25337

حسگر گاز مقاومتي مبتني بر بسپار و نانوذرات اكسيدفلزي جهت تعيين آلاينده هاي گازي زيست محيطي

دكتري

شيمي تجزيه

93

1400/06/23

دكتر سيد محمدرضا ميلاني حسيني

شيمي

در دهه هاي اخير فن آوري حسگرها به طور گسترده اي براي تشخيص گاز مورد استفاده و مطالعه قرار گرفته اند. با توجه به كاربردهاي مختلف اين حسگرها و محدوديتهاي ذاتي فن آوري سنجش گازها، محققان بر روي روشهاي مختلف براي بهبود كارايي حسگر گاز مطالعه كرده اند. انواع خاصي از مواد رسانا در پاسخ به برهمكنش با گازها و بخارات دچار تغيير در مقاومت الكتريكي ميشوند و حسگرهاي مربوطه با عنوان مقاومتهاي شيميايي (Chemoresistor) شناخته ميشوند. روشهاي اخير در اين زمينه بر اساس استفاده از نانوموادهاي اكسيدفلزي، بسپارها و تركيب آنها براي ساخت مقاومت شيميايي بهبود يافته است. در ميان انواع بسپارهاي هادي (CP)، پلي پيرول (PPy) به دليل خواص ويژه مانند، فعاليت اكساكاهشي عالي، سازگاري زيستي، سميت كم، هدايت الكتريكي قابل تنظيم و پايداري محيطي خوب بسپار برجسته اي محسوب ميشود. به منظور بهبود عملكرد ويژگي هاي حس گر گاز بر پايه PPy، انواع نانومواد مركب آن مورد بررسي قرار گرفته است. استفاده از انواع نانوساختارهاي اكسيده فلزي ميتواند باعث بهبود ويژگيهاي حسگري نانومواد مركب شود. در بين اين اكسيدها به دليل ويژگيهاي خاص، خواص حسگري نانو ساختارهاي روي اكسيد (ZnO) به طور گسترده مورد بررسي قرار گرفته است. ZnO ظرفيت رشد خودكار براي توليد نانوساختارهايي با اشكال، اندازه ها و ريختشناسيهاي مختلف را دارد. در اين مطالعه نيز ويژگي حسگر گاز مبتني بر نانو مواد مركب ZnO-PPy براي ساخت مقاومتهاي شيميايي مورد بررسي قرار گرفته است. ساختار اين حسگرها، اساس طراحي، روشهاي ساخت و كاربردهاي حسگر مقاومتي گازي معرفي شده است. ذرات روي اكسيد با نانوساختارهاي نانولوله و نانو صفحه به روش الكتروشيميايي توليد و تاثير تركيب آن بر خواص حسگري پلي پيرول مورد بررسي قرار گرفت. مشاهد شد كه استفاده از روي اكسيد باعث بهبود حساسيت حسگري براي اندازه گيري آمونياك ميشود. حد تشخيص حسگر براي تعيين آمونياك ppb 16 بود، مصونيت بالايي در برابر رطوبت 90% داشت. آزمونهاي گزينشپذيري نشان داد كه دستگاه POC معرفي شده منحصر به فرد است حتي رطوبت 90% براي اندازه گيري آمونياك مسئله اي ايجاد نميكند.

1400/07/11

Chemiresistive Gas Sensors Based on Polymer and Metal Oxide Nano-Particles for Determination of the Environmental pollutant Gases

9/14/2022 12:00:00 AM

In recent decades, sensor technology has been widely used and studied for gas detection. Due to the different applications of these sensors and the inherent limitations of gas measurement technology, researchers have studied various methods to improve the performance of gas sensors. Certain types of conductive materials change their electrical resistance in response to interactions with gases and vapors, and their sensors are known as Chemiresistors. Recent methods in this field are based on the use of metal oxide nanomaterials, polymers, and their combinations to build the enhanced chemiresistores. Among the types of conductive polymers (CP), polypyrrole (PPy) is prominent due to its special properties such as excellent oxidation activity, biocompatibility, low toxicity, adjustable electrical conductivity, and good environmental stability. In order to improve the performance of PPy-based gas sensor properties, its composite nanomaterials have been investigated. The use of a variety of oxidized metal nanostructures can improve the sensory properties of composite nanomaterials. Among these oxides, due to their special properties, the sensory properties of zinc oxide (ZnO) nanostructures have been extensively investigated. ZnO has the potential for automated growth to produce nanostructures of various shapes, sizes, and morphologies. In this study, the properties of gas sensors based on ZnO-PPy nanocomposites for the fabrication of chemical resistors have been investigated. The structure of these sensors, the basis of design, manufacturing methods, and applications of resistive gas sensors are introduced. Zinc oxide particles with nanotube and nanosheet structures were synthesized electrochemically and the effect of its composition on the sensory properties of polypyrrole was investigated. It has been observed that the use of zinc oxide improves the sensitivity of the sensor to measure ammonia. The detection limit of the sensor for determining ammonia was 16 ppb, it had high immunity to humidity. selectivity tests showed that the introduced Point of Care (POC) device is unique and even 90% humidity does not pose a problem for measuring ammonia.

حسگر گاز، اكسيد-فلز، بسپار، حسگرمقاومتي، آلاينده

Chemiresistor, Gas Sensor, ZnO, PPy, nanostructures