Struktur Nano Titanium Dioksida-yang Didopkan Dengan Pengurangan Graphene Oksida Disediakan Melalui Rawatan Llldrotermal Alkali Untuk Penderiaan Hidrogen Pada Suhu Bilik | INSTITUT TEKNOLOGI MAJU
» ARTIKEL » Struktur Nano Titanium Dioksida-yang Didopkan dengan Pengurangan Graphene Oksida Disediakan melalui Rawatan Llldrotermal Alkali Untuk Penderiaan Hidrogen Pada Suhu Bilik

Struktur Nano Titanium Dioksida-yang Didopkan dengan Pengurangan Graphene Oksida Disediakan melalui Rawatan Llldrotermal Alkali Untuk Penderiaan Hidrogen Pada Suhu Bilik

Para penyelidik telah menunjukkan ciri pengesan gas rantaian nano, tetapi terdapat struktur TiO2 yang lain yang masih belum dipelajari dengan teliti yang memerlukan penyiasatan lanjut. Partikel nano logam oksida dan struktur nano telah terbukti sesuai dalam kebanyakkan peranti elektronik termasuk penderia gas. Partikel nano TiO2 mempamerkan ciri-ciri yang meyakinkan untuk aplikasi penderiaan gas; walaubagaimanapun, kesan pelbagai strukturnya terhadap respon penderiaan gas TiO2 tidak mendapat kajian yang mencukupi. Ia diketahui secara meluas bahawa partikel nano TiO2 boleh membentuk struktur nano dengan pennukaan dan nisbah aspek yang tinggi hanya dengan melakukan rawatan bidrotermal yang mudah. Satu lagi aspek dalarn penyelidikan ini adalah untuk mengkaji kesan-kesan doping karbon pada wayar nano TiO2 untuk aplikasi penderiaan gas hidrogen pada suhu bilik. Dalam beberapa dekad yang lalu, karbon telah menarik perhatian pelbagai pihak kerana hasil daripada sifat-sifatnya yang mengagumkan. Tambahan pula, secara teori ia telah menunjukkan bahawa satu lapisan graphen mempunyai keupayaan untuk mengangkut molekul hidrogen. Spekulasi yang dibuat secara logik telah memperkenalkan karbon ke stuktur nano TiO2 yang boleh meningkatkan fungsinya dalam aplikasi penderiaan gas. Di samping itu, kerja ini akan memberikan sedikit gambaran mengenai mengapa tiub nano TiO2 yang disintesis melalui rawatan hidroterma akan menjadi calon yang kurang sesuai untuk aplikasi penderiaan gas.

Pelbagai morfologi struktur nano TiO2 telah disintesis melalui rawatan hidrotermal alkali dengan NaOH 10M dan partikel nano titanium dioksida. Pembentukan kesan jangka masa dan suhu hidroterma, penyepuhlindapan dan atmosfera penyepuhlindapan,  rawatan  asid pasca dan peralihan fasa dikaji. Sampel-sampel dicirikan menggunakan XRD, spektroskopi Raman, FESEM,  EDS,  TEM  dan  spektrofotometer UV /Vis. Ciri-ciri I-V dan respon gas penderiaan bagi setiap struktur telah disiasat. Disamping itu, wayar nano yang disintesis yang telah didopkan dengan RGO  melalui  kaedah  pencampuran campuran azeortrope dan kemudian, ciri-ciri I-V dan respon penderiaan gas komposit nano diperiksa.

Jurang band optik dari sampel yang disediakan menunjukkan ia sangat bagus dimanipulasikan sebagai hasil daripada rawatan hidrotermal alkali, untuk sekurang-kurangnya 0.88 eV bagi tiub nano, 1.077 eV bagi wayar nano dan 0.07 3 eV bagi rantaian nano. Di samping itu, sampel­ sampel dengan morfologi tiub mempamerkan jurang band langsung dan tidak langsung. Walaupun struktur nano yang disintesis mempamerkan ciri-ciri elektrik yang unggul berbanding dengan nanopartikel, kita telah menyedari bahawa keutamaan penambahbaikan adalah untuk hasil penyerapan molekul air pada permukaan dan rongga struktur nano. pendeStruktur nano dibandingkan dengan partikel nano; hasil daripada sifat hidrofilik yang unggul mempamerkan konduktans yang lebih tinggi untuk sekurang-kurangnya dua urutan magnitud. Perubahan rintangan tidak inear pada suhu bilik diperhatikan  dalam semua sampel, ia menunjukkan kehadiran penghalang  Schottky diantara penghubung logam dan semikonduktor. Tindakan jenis-P diperhatikan dalam penderia yang telah difabrikasikan kerana pengaruh molekul air. Ini selanjutnya disahkan dengan menaikkan pengukuran suhu dan memerhatikan tindakan jenis-n. Di samping itu, sensitiviti TiO2 (B) pada kepekatan tinggi H2 (1000 ppm hingga 500 ppm) adalah yang tertinggi, tanpa tindak balas dalam kepekatan di bawah 300 ppm.

Jurang band nano komposit RGO / wayar nano akhir telah dikurangkan kepada 0.34 eV dan peralihan-merah dalam penyerapan optik mencadangkan saiz zarah yang lebih besar dibandingkan dengan wayar nano. Penambahan RGO dalam  wayar nano membuktikan ia dapat menghalang hidrofobisiti struktur nano dan menghapuskan penjerapan molekul air pada permukaan wayar nano. Ini membolehkan stuktur nano bertindak sebagai semikonduktor jenis-n walaupun pada suhu bilik. Peningkatan dopan RGO daripada 2.5% wt hingga 10% wt meningkatkan sensitiviti daripada 0.75 ppm-1 kepada 2.5 ppm-1 walaupun tidak  seperti  wayar nano yang lain, wayar nano TiO2 yang didopkan dengan RGO mempamerkan kepekaan tidak linear. Selain itu, masa tindak balas sampel yang didopkan dengan RGO 10% wt dan masa pemulihan untuk sampel yang didopkan dengan RGO sebanyak 2.5% wt adalah yang paling rendah. Sampel yang didopkan dengan RGO 10% wt dapat mengesan H2 pada kepekatan 100 ppm dengan sensitiviti 0.09  ppm-1  yang memperoleh sedikit peningkatan berbanding wayar nano tulen dengan kepekaan 0.08 ppm-1 pada H2 dengan kepekatan 100 ppm, walaupun; tindak balas dan masa pemulihan telah meningkat.

Imej FESEM memaparkan morfologi tiub dengan jelas (sampel disediakan pada suhu 130C)

 

 

*Abstrak tesis (Doktor Falsafah) oleh Alibe Saman Azhari

Untuk maklumat lanjut boleh hubungi:

Professor Mohd Nizar Hamidon, PhD
Chairman
mnh@upm.edu.my

Tarikh Input: 11/06/2020 | Kemaskini: 18/09/2020 | nursyahirah

PERKONGSIAN MEDIA

INSTITUT TEKNOLOGI MAJU
Universiti Putra Malaysia
43400 UPM Serdang
Selangor Darul Ehsan
0397697533
0389467006
C1601339228