توسعه حسگرگازی برای شناسایی گازهای سمی
به گزارش بلک بلاگ، تعدادی از محققان دانشگاه های ایرانی و بین المللی سنسورهای گازی مبتنی بر اکسیدهای فلزی را توسعه دادند که به قول آنها این سنسور گام مهمی در بهبود فناوری های تشخیص آلاینده ها و گازهای سمی خواهد بود.
به گزارش بلک بلاگ به نقل از ایسنا، به نقل از ستاد نانو، گروهی از محققان از دانشگاه صنعتی شیراز، دانشگاه آزاد مادرید، دانشگاه اینها در اینچئون کره جنوبی، دانشگاه مونپلیه فرانسه، دانشگاه آدام میکویچ لهستان، دانشگاه خلیج فارس کویت و دانشگاه هانیانگ کره، در یک پژوهش مشترک به تولید سنسورهای گازی با استفاده از مواد آلی-فلزی (MOF) پرداخته اند. این حسگرها که از اکسیدهای فلزی مانند مس (CuO)، نیکل (NiO) و روی (ZnO) مشتق شده اند، عملکرد بی نظیری در شناسایی گازهای مختلف مانند H2S، CO و H2 دارند. نتایج این مطالعه می تواند قدمی مهم در بهبود فناوری های تشخیص آلاینده ها و گازهای سمی به شمار رود.
باتوجه به اهمیت کنترل و شناسایی دقیق گازهای سمی و آلاینده ها در صنایع مختلف و محیط های زیست محیطی، توسعه سنسورهای گازی با خصوصیت های انتخابی و حساسیت بالا از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. این گازها می توانند برای سلامت انسان ها و اکوسیستم ها خطرات جدی ایجاد کنند. از ین جهت، محققان بدنبال تولید حسگرهایی با دقت و انتخاب پذیری بالا هستند که بتوانند گازهای خاصی مانند H2S (گاز سولفید هیدروژن)، CO (گاز مونوکسید کربن) و H2 (گاز هیدروژن) را شناسایی کنند. در این حوزه، استفاده از مواد فلزی-آلی (MOF) و تبدیل آنها به اکسیدهای فلزی، یک چاره نوآورانه و کارآمد به شمار می آید.
در این مطالعه، محققان MOFهای مختلفی از جنس مس (Cu-MOF)، نیکل (Ni-MOF) و روی (Zn-MOF) را سنتز کردند سپس این MOFها تحت فرایند کلسینه در دماهای مختلف (۴۰۰، ۵۰۰ و ۶۰۰ درجه سانتی گراد) قرار گرفتند تا اکسیدهای فلزی مربوط (CuO، NiO و ZnO) تولید شوند. این فرایند کلسینه موجب بهبود خصوصیت های سنسوری MOFها شد و اکسیدهای فلزی حاصل از آنها، عملکرد بسیار بهتری در مقایسه با MOFهای اولیه داشتند. به ویژه، محققان با تنظیم دماهای کلسینه، توانستند عملکرد حسگرها را در شناسایی گازها بهینه کنند و خصوصیت های انتخابی حسگرها را برای گازهای خاصی مانند H2S، CO و H2 بالا برند.
تحقیقات انجام شده نشان داد که دمای کلسینه تأثیر زیادی بر خصوصیت های ساختاری و عملکردی حسگرها دارد. افزایش دما در فرایند کلسینه موجب بهبود سطح مساحت و تخلخل اکسیدهای فلزی شد که این خصوصیت ها در نهایت به افزایش حساسیت و کارآمدی حسگرها منجر شود. تحلیل های ساختاری و مورفولوژیکی، همچون تصاویر میکروسکوپ الکترونی، نشان داد که اکسیدهای فلزی تولید شده دارای سطح وسیع و تخلخل زیادی هستند که این امر امکان جذب بهتر گازها و بهبود پاسخ سنسور را فراهم می آورد.
یکی از خصوصیت های برجسته این حسگرها، انتخاب پذیری بالای آنها در شناسایی گازهای خاص است. سنسورهای ساخته شده از اکسیدهای فلزی CuO، NiO و ZnO، حساسیت بسیار بیشتری به گازهای خاص دارند. به طور دقیقتر، سنسورهای CuO در شناسایی H۲S، سنسورهای NiO در شناسایی CO و سنسورهای ZnO در شناسایی H2 عملکرد بسیار خوبی از خود نشان دادند. این انتخاب پذیری بالا بخصوص در کاربردهای محیطی و صنعتی که نیاز به شناسایی دقیق و سریع گازهای خاص وجود دارد، بسیار مفیدست.
در این مطالعه، مکانیسم عملکرد حسگرها به صورت مفصل بررسی گردید. بر مبنای نتایج حاصل از آزمایش ها، میتوان نتیجه گرفت که MOF-derived metal oxides (CuO، NiO و ZnO) خصوصیت های سنسوری بسیار خوبی دارند که ناشی از ساختار میکروپورس آنها و همینطور تعاملات مولکولی گازها با سطح این مواد است. این حسگرها با استفاده از خصوصیت های نانوساختاری MOFها و تبدیل آنها به اکسیدهای فلزی، می توانند به صورت مؤثری گازهای مختلف را شناسایی کنند و در حوزه هایی مانند کنترل کیفیت هوا، صنایع پتروشیمی، و پایش آلودگی محیط زیست کاربرد داشته باشند.
پژوهش های انجام شده نشان می دهند که تبدیل MOFها به اکسیدهای فلزی با تنظیم دما و شرایط سنتز می تواند به بهبود خصوصیت های سنسوری و انتخاب پذیری آنها منجر شود. این سنسورهای گازی مبتنی بر اکسیدهای فلزی CuO، NiO و ZnO می توانند در شناسایی گازهای خطرناک مانند H2S، CO و H2 با دقت و انتخاب پذیری بالا به کار روند و قدمی مهم در جهت توسعه فناوری های پایش آلاینده ها و گازهای سمی باشند.
خلاصه اینکه به گزارش بلک بلاگ به نقل از ایسنا، به نقل از ستاد نانو، تعدادی از پژوهشگران از دانشگاه صنعتی شیراز، دانشگاه آزاد مادرید، دانشگاه اینها در اینچئون کره جنوبی، دانشگاه مونپلیه فرانسه، دانشگاه آدام میکویچ لهستان، دانشگاه خلیج فارس کویت و دانشگاه هانیانگ کره، در یک پژوهش مشترک به تولید حسگرهای گازی با استفاده از مواد آلی-فلزی (MOF) پرداخته اند. این گازها می توانند برای سلامت انسان ها و اکوسیستم ها خطرات جدی ایجاد کنند. افزایش دما در پروسه کلسینه سبب بهبود سطح مساحت و تخلخل اکسیدهای فلزی شد که این خصوصیت ها در نهایت به افزایش حساسیت و کارایی حسگرها منجر شود.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب