NOx oro taršai matuoti skirto elektrocheminio jutiklio su volframo trioksidu tyrimai ir vertinimas

Abstract

Elektrocheminių dujų jutiklių potencialas tikslinėms dujoms nustatyti vis labiau vertinamas ir tiriamas dėl savo kompaktiškumo, efektyvumo, mažų laiko ir finansinių sąnaudų. Eksperimentiniams tyrimams atlikti zolių-gelių metodu, naudojant skirtingus tirpiklius ir priedus, susintetintos skirtingos WO3 plonasluoksnės dangos, kurios buvo padengtos ant stiklo substrato ir kaitinamos krosnyje esant 500 ºC, 400 ºC, 300 ºC temperatūrai. Bandymu metu skleidžiančiosios elektrinės mikroskopijos (SEM) ir rentgeno spindulių difrakcijos metodais (XRD) įvertinta WO3 plonasluoksnių dangų kristalinė ir morfologinė struktūra, poringumas ir nanokristalų dydis. Elektrocheminės WO3 jutiklio savybės ištirtos atliekant ciklinės voltamperometrijos bandymus ir WO3 elektrodo atviros grandinės potencialo atsaką į apšvietimą 0,5 M H2SO4 tirpale. Tyrimo metu nustatyta, kad zolių-gelių sintezės būdu susintetintų WO3 plonasluoksnių dangų kristalinė ir morfologinė struktūra priklauso nuo zolių-gelių sintezėje naudojamų priedų bei kaitinimo temperatūros. Didžiausio kristališkumo dangos susidarė zolius-gelius kaitinant 500 ºC. Atliekant PVA + H2O + EtOH + oksalo r. būdu, kaitintų 500 ºC, gautų plonasluoksnių dangų atsako į NOx dujas tyrimus, nustatyta, kad WO3 reaguoja į azoto dujas.

The potential of metal oxide gas sensors is increasingly appreciated and studied because of their advantages such as compact size, efficiency, low time and financial cost. In this work tungsten oxide thin films (WO3) where synthesized on glass substrate using sol-gel approach with different additives and 500 ºC, 400 ºC, 300 ºC annealing temperatures. The crystalline and morphological structure, porosity and size of nanocrystals of WO3 thin film were characterized using X-ray diffraction (XRD) analysis and scanning electron microscopy (SEM). Electrochemical characteristics of the WO3 sensor were investigated by cyclic voltammetry and WO3 electrode open circuit potential response to light in 0.5M H2SO4 solution. It was found that the crystalline and morphological structure of WO3 thin films depends on the additives used in the synthesis of sol-gels and on the annealing temperatures. The highest crystaline phases of tungsten oxide were obtained soles-gels annealing by 500 ºC. Experimental results indicated that the WO3 films synthesized using PTA + H2O + 4% oxalic acid, annealed at 500 °C response to NOx gasses. The sensor response depends on NOx concentration: the impedance increases as NOx concentration increases from 0 to 50 ppm.