Hydrogen Sensor Of TiO2-Based Nanomaterials

• Autorzy: Łysoń-Sypień B. , Zakrzewska K. , Gajewska M. , Radecka M.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0233

Warianty tytułu

PL

Sensor wodoru na bazie nanomateriałów TiO2

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this research was to examine gas sensing properties of TiO₂ based nanomaterials. Nanopowders of Cr doped TiO₂ with constant Specific Surface Area, SSA, were obtained using Flame Spray Synthesis technique, FSS. Nanomaterials were characterized by Brunauer – Emmett – Teller adsorption isotherms, BET, X – ray diffraction, XRD, Transmission Electron Microscopy, TEM, optical spectrometry UV – vis with the use of an integrating sphere as well as impedance spectroscopy. Detection of hydrogen was carried out over the concentration range of 50 - 3000 ppm at the temperatures extending from 200 to 400°C and synthetic air working as a reference atmosphere. As a result of experiments it appeared that incorporation of 5 at.% of Cr into TiO₂ improved hydrogen sensing features due to small crystallite size and predominance of rutile polymorphic phase.

PL

Przedmiotem pracy są nanomateriały na bazie TiO₂ do zastosowań sensorowych. Nanoproszki TiO₂ domieszkowane chromem o stałej powierzchni właściwej SSA (ang. Specific Surface Area) otrzymano przy pomocy techniki syntezy w płomieniu FSS (ang. Flame Spray Synthesis). Materiały poddano charakteryzacji z wykorzystaniem: izoterm adsorpcyjnych Brunauer – Emmett – Teller, BET, dyfraktometrii rentgenowskiej, XRD, transmisyjnej mikroskopii elektronowej, TEM, spektroskopii optycznej UV – vis oraz spektroskopii impedancyjnej. Pomiar własności sensorowych został przeprowadzony dla koncentracji H₂ w zakresie 50-3000 ppm w przedziale temperatur 200-400°C. Wykazano, że najlepiej na wodór odpowiada próbka TiO₂: 5 at.% Cr charakteryzująca się małym rozmiarem krystalitów oraz przewagą fazy rutylu.

Słowa kluczowe

EN

TiO2 nanomaterials; Cr dopant; hydrogen sensor

PL

nanomateriały TiO2; domieszka chromu; sensor wodoru

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 2A
• Strony: 935--940
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Łysoń-Sypień B.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Computer Science, Electronics and Telecommunications, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Zakrzewska K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Computer Science, Electronics and Telecommunications, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Gajewska M.

• AGH University of Science and Technology, Academic Center of Materials and Nanotechnology, ACMiN, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Radecka M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] G. Pfaff, P. Reynders, Chem. Rev. 99, 1963 (1999).
• [2] J. Winkler, Titanium Dioxide, Vincentz, Hannover, 2003.
• [3] A. Bozzi, T. Yuranova, I. Guasaquillo, D. Laub, J. Kiwi, J. Photochem. Photobiol. A 174, 156 (2005).
• [4] D.A. Tryk, T. Watanabe, K. Hashimoto, A. Fujishima, Internat. Glass Rev. 2, 34 (2001).
• [5] D. Alrousana, M.I. Polo-Lopez, P.S.M. Dunlop, P. Fernandez-Ibanez, J.A. Byrne, Appl. Catal. B 128, 126 (2012).
• [6] A. García, L. Delgado, J. A. Torŕ, E. Casals, E. González, V. Puntesb, X. Font, J. Carrera, A. Sánchez, J. Hazard. Mater. 199-200, 64 (2012).
• [7] A.D. Barros, K.F. Albertin, J. Miyoshi, I. Doi, J.A. Diniz, Microelectron. Eng. 87, 443 (2010).
• [8] T. Bansal, C.A. Durcan, N. Jain, R.B. Jacobs-Gedrim, Y. Xu, B. Yu, Carbon 55, 168 (2013).
• [9] Q. Chaudhry, L. Castle, Trends Food Sci. Technol. 22, 595 (2011).
• [10] K. Siwińska-Stefańska, M. Nowacka, A. Kołodziejczak-Radzimska, T. Jesionowski, Dyes and Pigments 94, 338 (2012).
• [11] H. Wang, H. Li, J. Wang, J. Wu, Mater. Lett. 80, 99 (2012).
• [12] E. Le Boulbar, E. Millon, E. Ntsoenzok, B. Hakim, W. Seiler, C. Boulmer-Leborgne, J. Perriere, Opt. Mater. 34, 1419 (2012).
• [13] M. Ilie, B. Cojocaru, V.I. Parvulescu, H. Garcia, Int. J. Hydrogen Energy 36, 15509 (2011).
• [14] R. Xiong, G. Sang, X. Yan, G. Zhang, X. Ye, C. Jiang, L. Luo, Int. J. Hydrogen Energy 37, 10222 (2012).
• [15] S. Songara, M.K. Patra, M. Manoth, L. Saini, V. Gupta, G.S. Gowd, S.R. Vadera, N. Kumar, J. Photochem. Photobiol. A 209, 68 (2010).
• [16] A.Z. Sadek, J.G. Partridge, D.G. McCulloch, Y. X. Li, X. F. Yu, W. Wlodarski, K. Kalantar-zadeh, Thin Solid Films 518, 1294 (2009).
• [17] Y. Kimura, S. Kimura, R. Kojima, M. Bitoh, M. Abe, M. Niwano, Sens. Actuators B 177, 1156 (2013).
• [18] H. Jamil, S.S. Batool, Z. Imran, M. Usman, M.A. Rafiq, M. Willander, M.M. Hassan, Ceram. Int. 38, 2437 (2012).
• [19] G. Neri, A. Bonavita, S. Galvagno, Y. X. Li, K. Galatsis, W. Wlodarski, IEEE Sens. J. 3, 195 (2003).
• [20] M. Ferroni, M.C. Carotta, V. Guidi, G. Martinelli, F. Ronconi, O. Richard, D.V. Dyck, J.V. Landuyt, Sens. Actuators B 68, 140 (2000).
• [21] R.K. Sharma, M.C. Bhatnagar, G.L. Sharma, Sens. Actuators B 45, 209 (1997).
• [22] K. Zakrzewska, M. Radecka, M. Rekas, Thin Solid Films 310, 161 (1997).
• [23] A. Ruiz, G. Sakai, A. Cornet, K. Shimanoe, J. Morante, N. Yamazoe, Sens. Actuators B 93, 509 (2003).
• [24] M. Radecka, M. Rekas, Solid State Phenom. 39-40, 135 (1994).
• [25] S. Karvinen, Solid State Sci. 5, 811 (2003).
• [26] C.C. Tsai, H. Teng, Appl. Surf. Sci. 254, 4912 (2008).
• [27] D.A. Hanaor, C.C. Sorrell, J. Mater. Sci. 46, 855 (2011).
• [28] M. Radecka, K. Zakrzewska, M. Wierzbicka, A. Gorzkowska, S. Komornicki, Solid State Ionics 157, 379 (2003).
• [29] K. Wilke, H.D. Breuer, J. Photochem. Photob. A 121, 49 (1999).
• [30] J.L. Carpentier, A. Lebrun, F. Perdu, J. Phys. Chem. Solids 50, 145 (1989).
• [31] T.H. Jun, K.S. Lee, Mater. Lett. 64, 2287 (2010).
• [32] I. Alessandri, E. Comini, E. Bontempi, G. Faglia, L.E. Depero, G. Sberveglieri, Sens. Actuators B 128, 312 (2007).
• [33] B. Lyson-Sypien, A. Czapla, M. Lubecka, P. Gwizdz, K. Schneider, K. Zakrzewska, K. Michalow, T. Graule, A. Reszka, M. Rekas, A. Lacz, M. Radecka, Sens. Actuators B 175, 163 (2012).
• [34] B.D. Cullity, Elements of X – ray Diffraction, Reading UK, Addison – Wesley, 1978.
• [35] K.A. Michalow, E.H. Otal, D. Burnat, G. Fortunato, H. Emerich, D. Ferri, A. Heel, T. Graule, Catal. Today 209, 47 (2012).
• [36] R.D. Shannon, Acta Crystallogr. A 32, 751 (1976).
• [37] S.D. Mo, W.Y. Ching, Phys. Rev. B 46, 13023 (1995).
• [38] H. Tang, H. Berger, P.E. Schmid, F. Levy, Solid State Commun. 92, 267 (1994).
• [39] M. Radecka, M. Rekas, E. Kusior, K. Zakrzewska, A. Heel, K.A. Michalow, T. Graule, J. Nanosci. Nanotechnol. 10, 1032 (2010).

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.