تحضير وتوصيف جسيمات أوكسيد الكادميوم المشوبة بالفضة النانوية بالاستئصال بالليزر في السائل لتطبيقات استشعار الغاز

الباحث

زينب عبد الكريم عباس

المشرف

خولة صلاح خشان - زينب تركي حسين

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم العلوم التطبيقية / علوم وتكنولوجيا الليزر

الشهادة

ماجستير

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

CdO Nanoparticles; Silver Doping; Laser Ablation; Gas Sensor

تم إنشاء الجسيمات النانوية من أكسيد الكادميوم (CdO NPs) والفضة المشوبة بجسيمات أكسيد الكادميوم النانوية (Ag: 000 NPs) عن طريق الاستئصال بالليزر النبضي في السائل (PLAL) احتوت العملية على خطوتين؛ الأولى تحضير جسيمات أوكسيد الكادميوم النانوية النقية المحضرة مع طاقات ليزر مختلفة وأعداد مختلفة من نبضات الليزرء والخطوة الثانية إنتاج جسيمات الفضة المشوبة بأوكسيد الكادميوم النانوية باستخدام طاقة ثابتة وعدد مختلف من نبضات الليزر. تمت دراسة الجسيمات النانوية المحضرة وتوصيفها بتقنيات مختلفة. بعد ذلك، تم تصنيع مستشعرات الغاز للكشف عن غازات ثاني أوكسيد النتروجين وسلفات الهيدروجين في درجات حرارة تشغيل مختلفة (30، 100، 200، و300) درجة مئوية. أكد طيف فورييه لتحويل الأشعة تحت الحمراء (FTIR) تشكيل أواصر الاوكسجين-الكادميوم. Lay حيود الأشعة السينية (XRD) القمم (002) و (111) و (211) و (100) و )200( باعتباره انعكاسًا لمرحلة تكوين مكعب من الكادميوم واوكسيد الكادميوم واوكسيد الكادميوم المشوب بالفضة. تمت دراسة التضاريس السطحية للجسيمات النانوية لأوكسيد الكادميوم واوكسيد الكادميوم المشوب بالفضة باستخدام مجهر القوة الذرية (AFM) ومجهر مسح الانبعاث الميداني Lad، (FESEM). للأول، يتأثر شكل الهياكل النانوية المركبة بظروف الليزر ونسبة التشويب. كشفت صور FESEM أن الهياكل النانوية التي تم إنشاؤها كانت على شكل سلك وتم تطويرها عن طريق رفع طاقة الإشعاع، وتغيرت مع زيادة تركيز الفضة؛ وتأكد وجود الكادميوم والاوكسجين والفضة من خلال EDS clas تُظهر أطياف امتصاص الأشعة فوق البنفسجية / المرئية / القريبة من الأشعة تحت الحمراء (UV / VIS / NIR) للجسيمات النقية والمشوبة أن فجوة الطاقة تتأثر مع زيادة الامتصاص مع زيادة طاقة الليزر وزيادة نسبة التشويب. Lis ،(n-type) العينات عبارة عن أشباه موصلات من النوع السالب aes يتم التحقق في كيفية صنع جسيمات أوكسيد الكادميوم النانوية Hall effect لنتائج وخصائصها الكهربائية وحساسيتها للغازات مثل ثاني أوكسيد النتروجين وسلفات الهيدروجين. تتم معالجة عملية الاستشعار الخاصة بالمتحسس ويعتقد أنها ناتجة عن انتقال الإلكترون بين جزيئات الغاز وعنصر الاستشعار. تم اكتشاف أن جميع العينات حساسة للغازات المستهدفة. أخيرّاء استجابة المستشعر النانوي المشوب لغاز سلفان الهيدروجين هي )190( وهو ما يقرب من (5.1) مرة أكثر من استجابة المستشعر النقي (1.8) والتي تساوي (37.7))، وان استجابته لغاز ثاني أوكسيد النتروجين (46) وهي | ا سي سي سي سه سه ست سس سس سه ل ل ال ل ل ل ل ل ا ا ا ا ا ا ا ا _ مرة أكبر من المستشعر النانوي النقي (24.9). تشير هذه النتيجة إلى أن غاز سلفات الهيدروجين المختزل أكثر استجابة لمستشعرات اوكسيد الكادميوم النانوية المشوبة بالفضة من غاز ثاني أوكسيد النتروجين المؤكسد.

Due to problems like climate change, pollution, and disturbances related to biodiversity, environmental sustainability is an urgent and expanding challenge. Pollutants in the atmosphere are a significant contributor to these environmental issues. In this Master Thesis, we provide an overview of how metal oxide gas sensors can be made and how they have been applied to track concentrations of essential gases for the environment. Cadmium Oxide (CdO) nanoparticles (NPs) and silver doped cadmium oxide nanoparticles (Ag: CdO NPs) were created via pulsed laser ablation in liquid (PLAL). The process consists of two steps, the first step to prepare the pure CdO NPs with different laser fluencies and various number of laser pulses, and the second step to produce Ag: CdO NPs with constant fluency and different number of laser pulses. The prepared nanoparticles were studied and characterized by various techniques. After that, gas sensors were made by drop casting the solution on Silicon (Si) wafer to detect NO2 and H2S gases at different operating temperatures of 30, 100, 200, and 300 oC. Fourier transform infrared (FTIR) spectrum confirmed the formation of Cd- O. X-ray diffraction (XRD) revealed several peaks (002), (111), (211), (100), and (200) as a reflection of formation cubic phase of Cd, CdO, and Ag: CdO. The surface morphology of CdO and Ag: CdO NPs were studied using Atomic Force Microscopy (AFM) and Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM). According to AFM images, the shape of synthesized nanostructures was influenced by the laser conditions and doping concentration. FESEM images revealed that the created nanostructures were wire-shaped and extended in length by raising the radiation's fluency, and it changed as Ag concentration increased. Also, Cd, O, and Ag elements presence is confirmed by the EDS analysis results. The Ultraviolet/Visible/Near Infrared (UV/VIS/NIR) absorption spectra of pure and doped NPs suspension showed that a band gap narrowed and the absorbance increases as laser fluency and the doping ratio increase. All of the samples were n-type semiconductors, according to the Hall effect. The effect of CdO NPs on gases like H2S and NO2 on the sensitivity of CdO NPs was studied, as well as the synthesis method, electrical characteristics of the CdO NPs was examined. The sensing process of the CdO NPs was addressed and it is thought to be caused by electron transfer between the gas's molecules and the sensing element. It is discovered that all samples were sensitive to H2S and NO2 gases. Finally, the composite NP sensor's response to H2S is (190), which is almost 5.1 times more than the response of the pure CdO NP sensor (37.7), and its response to NO2 (46) which is 1.8 times greater than the pure CdO NP sensor's (24.9). This finding indicates that reducing gas H2S is more responsive to Ag: CdO composite NP sensors than oxidizing gas NO2.The Ag: CdO is more responsive to H2S than NO2.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب