Хімія, фізика та технологія поверхні, 2017, 8 (1), 98-103.

Газовий датчик NH3 на основі гетероструктур PbS/CdS, що працює в умовах кімнатної температури



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp08.01.098

S. L. Prokopenko, G. M. Gunja, S. M. Makhno, P. P. Gorbyk

Анотація


З метою розробки датчиків, які можуть виявити шкідливі гази при кімнатній температурі, були синтезовані напівпровідникові гетероструктури PbS/CdS на основі нанострижнів CdS. Використано метод іонного заміщення для нанесення наночастинок PbS на поверхню нанострижнів CdS, для отримання великої площі поверхні гетеропереходу. Досліджено їх морфологія, оптичні властивості та характеристики датчика NH3. Показано, що при збільшенні кількості PbS на поверхні CdS з 2.5 до 20 % швидкість відгуку датчика збільшується в 1.7 рази.

Ключові слова


датчик; гетероструктури PbS/CdS; амоніак; нанострижні

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


1. Erisman J.W., Sutton M.A., Galloway J., Klimont Z., Winiwarter W. How a century of ammonia synthesis changed the world. Nat. Geosci. 2008. 1: 636. https://doi.org/10.1038/ngeo325

2. Durbin T.D., Wilson R.D., Norbeck J.M., Miller J.W., Huai T., Rhee S.H. Estimates of the emission rates of ammonia from light-duty vehicles using standard chassis dynamometer test cycles. Atmos. Environ. 2002. 36(9): 1475. https://doi.org/10.1016/S1352-2310(01)00583-0

3. Tang Y.L., Li Z.J., Ma J.Y., Guo Y.J., Fu Y.Q., Zu X.T. Ammonia gas sensors based on ZnO/SiO2 bi-layer nanofilms on ST-cut quartz surface acoustic wave devices. Sens. Actuators, B. 2014. 201: 114. https://doi.org/10.1016/j.snb.2014.04.046

4. Ament W., Huizenga J.R., Kort E., Mark T.W. van der, Grevink R.G., Verkerke G.J. Respiratory ammonia output and blood ammonia concentration during incremental exercise. Int. J. Sports Med. 1999. 20(2): 71. https://doi.org/10.1055/s-2007-971096

5. Wang S.Y., Ma J.Y., Li Z.J., Su H.Q., Alkurd N.R., Zhou W.L., Wang L., Du B., Tang Y.L., Ao D.Y., Zhang S.C., Yu Q.K., Zu Xiao-Tao Surface acoustic wave ammonia sensor based on ZnO/SiO2 composite film. J. Hazard. Mater. 2015. 285: 368. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2014.12.014

6. Kim I.D., Rothschild A., Tuller H.L. Advances and new directions in gas-sensing devices. Acta. Mater. 2013. 61(3): 974. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2012.10.041

7. Comini E., Baratto C., Concina I., Faglia G., Falasconi M., Ferroni M., Galstyan V., Gobbi E., Ponzoni A., Vomiero A., Zappa D., Sberveglieri V., Sberveglieri G. Metal oxide nanoscience and nanotechnology for chemical sensors. Sens. Actuators, B. 2013. 179: 3. https://doi.org/10.1016/j.snb.2012.10.027

8. Zhao Q., Hou L., Huang R., Li S. Surfactant-assisted growth and characterization of CdS nanorods. Inorg. Chem. Commun. 2003. 6(12): 1459. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2003.09.010

9. Zhou H. S., Honma I., Komiyama H., Haus J. W. Coated semiconductor nanoparticles; the cadmium sulfide/lead sulfide system's synthesis and properties. J. Phys. Chem. 1993. 97(4): 895. https://doi.org/10.1021/j100106a015

10. Zhou H. S., Sasahara H., Honma I., Komiyama H., Haus J. W. Coated semiconductor nanoparticles: the CdS/PbS system's photoluminescence properties. Chem. Mater. 1994. 6(9): 1534. https://doi.org/10.1021/cm00045a010

11. Liu B., Chew C. H., Gan L. M., Xu G. Q., Li H. P., Lam Y. L., Kam C. H., Que W. X. Third-order nonlinear optical response in PbS-coated CdS nanocomposites. J. Mater. Res. 2001. 16(06): 1644. https://doi.org/10.1557/JMR.2001.0228

12. Yadav S.K., Jeevanandam P. Thermal decomposition approach for the synthesis of CdS-TiO2 nanocomposites and their catalytic activity towards degradation of rhodamine B and reduction of Cr(VI). Ceram Int. 2015. 41(2): 2160. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2014.10.016

13. Schoolar R.B., Dixon J.R. Optical Constants of Lead Sulfide in the Fundamental Absorption Edge Region Phys. Rev. A. 1965. 137(2): 667.

14. Balamurugan C., Lee D.-W. A selective NH3 gas sensor based on mesoporous p-type NiV2O6 semiconducting nanorods synthesized using solution method. Sens. Actuators B. 2014. 192: 414. https://doi.org/10.1016/j.snb.2013.10.085

15. Modafferi V., Panzera G., Donato A., Antonucci P.L., Cannilla C., Donato N., Spadaro D., Neri G. Highly sensitive ammonia resistive sensor based on electrospun V2O5 fibers. Sens. Actuators B. 2012. 163: 61. https://doi.org/10.1016/j.snb.2012.01.007

16. Deng J.N., Zhang R., Wang L.L., Lou Z., Zhang T. Enhanced sensing performance of the Co3O4 hierarchical nanorods to NH3 gas. Sens. Actuators, B. 2015. 209: 449. https://doi.org/10.1016/j.snb.2014.11.141

17. Morrison S.R., Madou M.J. Chemical Sensing with Solid State Devices. (London: Academic Press, 1989).

18. Pengfeng Guo, Haibo Pan Selectivity of Ti-doped In2O3 ceramics as an ammonia sensor. Sens. Actuators B. 2006. 114: 762. https://doi.org/10.1016/j.snb.2005.07.040

19. Mani G.K., Bosco J., Rayappan B. A highly selective room temperature ammonia sensor using spray deposited zinc oxide thin film. Sens. Actuators B. 2013. 183: 459. https://doi.org/10.1016/j.snb.2013.03.132

20. Tulliani J.-M., Cavalieri A., Musso S., Sardella E. Room temperature ammonia sensors based on zinc oxide and functionalized graphite and multi-walled carbon nanotubes. Sens. Actuators B. 2011. 152: 144. https://doi.org/10.1016/j.snb.2010.11.057

21. Takao Y., Miyazaki K., Shimizu Y., Egashira M. High ammonia sensitive semiconductor gas sensors with double-layer structure and interface electrodes. J. Electrochem. Soc. 1994. 141: 1028. https://doi.org/10.1149/1.2054836




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp08.01.098

Copyright (©) 2017 S. L. Prokopenko, G. M. Gunja, S. M. Makhno, P. P. Gorbyk

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.