علی اکبر آشکاران

یکی از کاربردهای اکسید تیتانیوم، استفاده از آن در ساخت حسگرها است که علاوه بر حساسیت عالی نسبت به برخی گازها، حساسیت و طول عمر حسگرها را افزایش داده است. شکاف انرژی اکسید تیتانیوم در محدوده نور فرابنفش قرار میگیرد. در این تحقیق سعی میشود که با کاهش شکاف انرژی نانوذرات اکسید تیتانیوم به کمک آلایش با تنگستن، باعث فعال شدن این ماده در محدوده ی نور مرئی شویم. به این ترتیب در این پژوهش نانوذرات آلاییده نشده و آلاییده شده با تنگستن اکسید تیتانیوم با روش سل- ژل تهیه شدند. ساختار بلوری و مورفولوژی اکسید تیتانیوم و نانوکامپوزیت نمونه بهینه اکسید تیتانیوم-تنگستن با آنالیز پراش اشعه ایکس و میکروسکوپهای الکترونی بررسی شدند. نتایج آنالیز پراش اشعه ایکس وجود فاز آناتاز اکسید تیتانیوم و همچنین وجود تنگستن را تأیید کرد. اندازه نانوبلورک های اکسید تیتانیوم و نانوکامپوزیت اکسید تیتانیوم-تنگستن نمونه بهینه به ترتیب 12 و 10 نانومتر به دست آمد. آنالیزهای میکروسکوپی، نانوذراتی را با شکل تقریبا کروی نشان دادند. محلول حاصل از سل-ژل، روی زیر لایه شیشه ای با استفاده از روش پوشش دهی چرخشی به شکل لایه نازک درآمد. سپس تغییرات حساسیت لایه های نازک برای غلظت ppm 10000 گاز دی اکسید کربن و در دماهای مختلف (°C300-150) مورد بررسی قرار گرفت. حساسیت لایه نازک اکسید تیتانیوم برای دماهای 150، 200، 250 و °C 300 به ترتیب 15/1، 17/1، 12/1 و 04/1 به دست آمد در حالیکه حساسیت برای لایه نازک نانوکامپوزیت 001/0 گرم تنگستن به ترتیب 23/1، 37/1، 16/1 و 07/1 به دست آمد. به این ترتیب برای تمام نمونه ها دمای °C 200 به عنوان دمای کاری بهینه انتخاب شد. نتایج نشان دادند که در دمای کاری بهینه لایه های نازک اکسید تیتانیوم -تنگستن پاسخ حسگر را افزایش داده اند بطوریکه حساسیت برای لایه نازک اکسید تیتانیوم خالص 17/1 و برای لایه های نازک نانوکامپوزیت های اکسید تیتانیوم-تنگستن نمونه های 0001/0، 0005/0، 001/0، 005/0 و 01/0 گرم به ترتیب 24/1، 34/1، 37/1، 3/1 و 23/1 به دست آمد. همچنین نمودارهای حساسیت بر حسب زمان حسگر اکسید تیتانیوم خالص برای غلظت های 500 الی ppm 15000 از گاز دی اکسید کربن مورد بررسی قرار گرفتند که نتایج نشان داد با افزایش غلظت دی اکسید کربن، حساسیت حسگر از 06/1 به 26/1 افزایش یافته است.