برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)


نقش کاتالیست ها و پروموترها در سنسورهای گاز 

پس از چاپ لایه ی فعال روی الکترودهای سنسور گاز، افزودن لایه ای تحت عنوان کاتالیست می تواند به حساسیت بالاتر سنسور بیانجامد. همچنین در چندین تحقیق اشاره شده است که مواد افزودنی تحت عنوان کاتالیست و پروموتر Promotor  را می توان به پودرهای لایه ی اکتیو افزود و حساسیت سنسور نسبت به گاز هدف را افزایش داد.

یکی از کاتالیستهایی که محققان درباره آن گزارش کرده اند اکسید بیسموت Bi2O3 است. این کاتالیست بهمراه پودر اکسید قلع SnO2 می تواند به آشکارکردن گاز NO کمک کند. مقالات متعددی نسبتهای متفاوتی از  این دو پودر را گزارش کرده اند. ولی در میان چند مقاله ای که من به آنها مراجعه کرده ام این نسبت تقریباً در محدوده ی 70:6 تا 74:3 برای SnO2:Bi2O3 گزارش شده است. الباقی ترکیب (23 تا 24 درصد باقیمانده) شامل چسبی است که قبلاً توسط آلفا ترپینوئل و اتیل سلولز تهیه شده است و تحت عنوان Binder شناخته میشود.

همچنین فلزات نوبلی نظیر نقره ، نیکل، پالادیوم (که بیشترین مصرف را بدلیل نقش بسیار مثبت بعنوان کاتالیست در سنسورهای گاز دارد)، رئونیوم، روتنیوم، طلا و پلاتین و اکسیدهایی مانند اکسید رئودیوم RuO2 و اکسید کبالت CoO2 و حتی خود رئودیوم را می توان بعنوان کاتالیست  گازهای CO و CO2 بکار برد.

نقش کاتالیست در فرآیند آشکارسازی گاز را می توان در عناوین زیر خلاصه کرد:

1. باعث بالارفتن سرعت واکنش گاز هدف با لایه فعال می شود - در نتیجه زمان پاسخ سنسور به حدود چند ثانیه کاهش میآبد.

2. باعث انتخاب پذیری واکنش میشود - کاتالیست نقش فیلتر را بازی میکند. بدین معنی که تنها دسته ی خاصی از گازها (یا تنها یک نوع گاز) با سنسور واکنش صورت دهد.

در مقاله ای در IEEE (که می توانید آنرا بهمراه سه مقاله ی دیگر در انتهای این پست دانلود کنید) اشاره شده است که مقاومت لایه اکتیو - یا فیلم حساس به گاز - قویاً به ابعاد و فاز ذرات موجود در آن بستگی دارد، بطوریکه ذرات کوچکتر باعث بهتر شدن حساسیت سنسور نسبت به گاز می شوند زیرا سطح تماس بیشتر با گاز هدف را ایجاد کرده اند.

این مطلب البته تازگی نداشته و اساساً در نیمه هادیها بدین گونه تفسیر میشود که با کوچکتر شدن سایز ذرات (مثلاً استفاده از نانوپودرها)، شرایط مرزی بین ذرات توسعه یافته و الکترونها از سطح والانس زودتر به باند هدایت منتقل شده،  افزایش سرعت پاسخ را بهمراه می آورند.

در عین حال افزودن پروموتر و کاتالیست نتنها به بهبود شرایط فوق کمک میکند بلکه باعث میشود که گاز هدف بتواند در دماهای پایینتری با لایه فعال واکنش صورت دهد که این مسئله باعث کاهش توان مصرفی هیتر و در نتیجه کاهش توان مصرفی قطعه شود.

در مقاله هایی از ساینس دایرکت (انتهای این پست را ببینید) نیز به نقش سازنده کاتالیست ها و پروموتر ها اشاره شده است. در یکی از مقالات (... ELSEVIER 2005: Effect of Ni) از 5 درصد پالادیوم و پلاتین در مقابل اکسید قلع استفاده شده است تا سنسوری حساس به گازهای بوتان و متان ساخته شود. میزان حساسیت سنسور نسبت به این دو گاز در حضور کاتالیست در حدود 4 برابر افزایش یافته است.

مقالات زیر در این زمینه از IEEE و ELSEVIER انتخاب شده اند و میتوانید آنها را دانلود کنید:

1. IEEE 1996-Pt deposition effect for the catalyst of the semiconducting oxygen sensor

2. IEEE 2005-Low-temperature catalyst adding for tin-oxide nanostructure gas sensors

3. ELSEVIER 2001-Low-power thick-film gas sensor obtained by a combination of screen printing and micromachining techniques

4.ELSEVIER 2005 -Effect of Ni doping on thick film SnO2 gas sensor

در صورت بروز هرگونه مشکل در دانلود مقالات با آدرس ایمیل وبلاگ تماس بگیرد. منتظر نظرات سازنده شما هستم.

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :