شماره 46 - بهار 1396
ICNS7
شماره 47-تابستان 1396
فهرست

آشنایی با سیستم حسگری اکسید قلع-اکسید مس نانو ساختار برای شناسایی گاز سولفید هیدروژن

نشریه: شماره 43- تابستان 1395 - مقاله 8   صفحات :  56 تا 61



کد مقاله:
43-08

مولفین:
ژوبین برون
محمد قربانی: دانشگاه صنعتی شریف - 2- دانشکده مهندسی و علم مواد


چکیده مقاله:

سولفید هیدروژن گازیست سمی، خوردنده و مضر هم برای سلامت انسان و هم برخی از صنایع مهم کشور مانند نفت و گاز. یکی از بهترین و کارآمدترین سیستم های شناسایی این گاز، حسگرهای مقاومتی ساخته شده از اکسید قلع-اکسید مس نانوساختار می باشند. براساس نتایج پژوهش های تجربی مختلف، سیستم مذکور دارای بهترین عملکرد در فرآیند حسگری گاز سولفید هیدروژن از لحاظ مقدار پاسخ، انتخاب پذیری و سرعت می باشد. علاوه بر حساسیت بسیار بالا، زمان های پاسخ در حد ثانیه، زمان های بازیابی در حد چند ده ثانیه و همچنین قابلیت تعیین غلظت گاز سولفید هیدروژن در زیر یک ppm برای سیستم مذکور گزارش شده است. در این مقاله ویژگی های ممتاز سیستم اکسید قلع-اکسید مس نانوساختار در شناسایی گاز سولفید هیدروژن به همراه مستندات تجربی، مکانیزم انتخاب پذیر، اثرات نانوساختار بودن و همچنین پژوهش های نظری مربوطه مرور گردیده اند.


Article's English abstract:

H2S is a toxic, corrosive and detrimental gas for both human’s health and some of important industries of our country such as oil and gas. One the most promising and efficient systems for detection of this gas are resistive sensors fabricated from nanostructured SnO2-CuO. Based on different experimental results, the as mentioned system has the best performance in H2S sensing process in terms of response value, selectivity and speed. In addition to extremely high sensitivity, response times in order of seconds, recovery times in order of tens of seconds and also sub-ppm detection of H2S gas has been reported for this system. In this article prominent properties of nanostructured SnO2-CuO for detection of H2S gas associated with experimental evidences, selective mechanism, effects of been nanostructued and also theoretical researches have been reviewed.


کلید واژگان:
سولفید هیدروژن، حسگر گاز، اکسید قلع، اکسید مس، نانوساختار

English Keywords:
H2S, Gas sensor, SnO2, CuO, Nanostructure

منابع:

English References:
[1] M.K. Amosa, I.A. Mohammed, S.A. Yaro, Sulphide Scavengers in Oil and Gas Industry – A Review, NAFTA 61 (2) 85-92 (2010) [2] P. Han, C. Chen, H. Yu, Y. Xu, Y. Zheng, Study of pitting corrosion of L245 steel in H2S environments inducedby imidazoline quaternary ammonium, Corrosion Science xxx (2016) xxx–xxx, http://dx.doi.org/10.1016/j.corsci.2016.07.006 [3] Z.S. Hosseini, A. Irajizad, A. Mortezaali, Room temperature H2S gas sensor based on rather aligned ZnO nanorods with flower-like structures, Sensors and Actuators B 207 (2015) 865–871 [4] N.M. Vuong, D. Kim, H. Kim, Porous Au-embedded WO3 Nanowire Structure for Efficient Detection of CH4 and H2S, Scientific Reports 5 (2015) 1-13 [5] J. Ma, Y. Liu, H. Zhang, P. Ai, N. Gong, Y. Wu, D. Yu, Room temperature ppb level H2S detection of a single Sb-doped SnO2 nanoribbon device, Sensors and Actuators B 216 (2015) 72–79 [6] J. Tamakai, T. Maekawa, N. Miura, N. Yamazoe, CuO-SnO2 element for highly sensitive and selective detection of H2S, Sensors and Actuators B 9 (1992) 197–203 [7] A. Chowdhuri, P. Sharma, V. Gupta, K. Sreenivas, H2S gas sensing mechanism of SnO2 films with ultrathin CuO dotted islands, Journal of applied physics 92 (2002) 2172-2180 [8] I.S. Hwang, J.K. Choi, S.J. Kim, K.Y. Dong, J.H. Kwon, B.K. Ju, J.H. Lee, Enhanced H2S sensing characteristics of SnO2 nanowires functionalized with CuO, Sensors and Actuators B 142 (2009) 105–110 [9] L. He, Y. Jia, F. Meng, M. Li, J. Liu, Development of sensors based on CuO-doped SnO2 hollow spheres for ppb level H2S gas sensing, Journal of Materials Science 44 (2009) 4326-4333 [10] V. Gupta, S. Mozumdar, A. Chowdhuri, K. Sreenivas, Infuence of CuO catalyst in the nanoscale range on SnO2 surface for H2S gas sensing applications, PRAMANA journal of physics 65(2005) 647-652 [11] M. K. Verma, V. Gupta, A highly sensitive SnO2–CuO multilayered sensor structure for detection of H2S gas, Sensors and Actuators B 166 (2012) 378– 385 [12] J. H. Jeun, D. H. Kim, S. H. Hong, SnO2/CuO nano-hybrid foams synthesized by electrochemical deposition and their gas sensing properties, Materials Letters 105 (2013) 58–61 [13] S. Wang, Y. Xiao, D. Shi , H.K. Liu, S.X. Dou, Fast response detection of H2S by CuO-doped SnO2 films prepared by electrodeposition and oxidization at low temperature, Materials Chemistry and Physics 130 (2011) 1325– 1328 [14] S. Zhang, P. Zhang, Y. Wang, Y. Ma, J. Zhong, X. Sun, Facile Fabrication of a Well-Ordered Porous Cu-Doped SnO2 Thin Film for H2S Sensing, Applied Materials and Interfaces 6 (2014) 14975?14980 [15] K.I. Choi, H.J. Kim, Y.C. Kang, J.H. Lee, Ultraselective and ultrasensitive detection of H2S in highly humid atmosphere using CuO-loaded SnO2 hollow spheres for real-time diagnosis of halitosis, Sensors and Actuators B 194 (2014) 371– 376 [16] F. Shao, M. W.G.Hoffmann, J.D. Prades, R. Zamani, J. Arbiol, J.R. Morante, E. Varechkina, M. Rumyantseva, A. Gaskov, I. Giebelhaus, T. Fischer, S. Mathur, F. H. Ramírez, Heterostructured p-CuO (Nanoparticle)/n-SnO2 (Nanowire) Devices for Selective H2S Detection, Sensors and Actuators B 181 (2013) 130–135 [17] H. Nozaki, K. Shibata, N. Ohhashi, Metallic Hole Conduction in CuS, Journal of Solid State Chemistry 91 (1991) 306-311 [18] W. Liang, M. H. Whangbo, Conductivity Anisotropy and Structural Phase Transition in Covellite CuS, Solid State Communications 85 (1993) 405-408 [19] J. Johansson, J. Kostamo, M. Karppinen, L. Niinisto, Growth of conductive copper sulfide thin films by atomic layer deposition, Journal of Materials Chemistry 12 (2002) 1022-1026 [20] S. Manorama, G. S. Devi, V. J. Rao, Hydrogen sulfide sensor based on tin oxide deposited by spray pyrolysis and microwave plasma chemical vapor deposition, Applied Physics Letters 64 (1994) 3163-3165 [21] V.R. Katti, A.K. Debnath , K.P. Muthe, Manmeet Kaur , A.K. Duab, S.C. Gadkari, S.K. Gupta, V.C. Sahni, Mechanism of drifts in H2S sensing properties of SnO2:CuO composite thin film sensors prepared by thermal evaporation, Sensors and Actuators B 96 (2003) 245–252 [22] J. Liu, Xi. Huang, G. Ye, W. Liu, Z. Jiao, W. Chao, Z. Zhou, Z. Yu, H2S Detection Sensing characteristic of CuO/SnO2 Sensor, Sensors 3 (2003) 110–118 [23] N.V. Toana, N.V. Chiena, N.V. Duya, D.D. Vuongb, Ng.H. Lamb, N.D. Hoaa, N.V. Hieua, N.D. Chien, Scalable fabrication of SnO2 thin films sensitized with CuO islands for enhanced H2S gas sensing performance, Applied Surface Science 324 (2015) 280–285 [24] Y.F. Sun, S.B. Liu, F.L. Meng, J.Y. Liu, Z. Jin, L.T. Kong, J.H. Liu, Metal Oxide Nanostructures and Their Gas Sensing Properties:A Review, Sensors 12 (2012) 2610-2631 [25] C. Wang, L. Yin, L. Zhang, D. Xiang, R. Gao, Metal Oxide Gas Sensors: Sensitivity and Influencing Factors, Sensors 10 (2010) 2088-2106 [26] Z. Boroun, M. Ghorbani, A. Moosavi, R. Mohammadpour, New Insight into H2S Sensing Mechanism of Continuous SnO2–CuO Bilayer Thin Film: A Theoretical Macroscopic Approach, Journal of Physical Chemistry C 120 (2016) 7678–7684



فایل مقاله
تعداد بازدید: 745
تعداد دریافت فایل مقاله : 42



طراحی پرتال|طراحی پورتالطراحی پرتال (طراحی پورتال): آرانا نتورک