Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 62, Issue: 4, 2010
  • pp: 545-549

download: article (EN)

TiO2-based Nanopowders for Gas Sensor

Abstract (EN)

Flame spray synthesis (FSS) was used to grow TiO2-based nanopowders from which TiO2:Cr nanosensors were obtained. Structural properties of crystalline TiO2:Cr nanopowders at different Cr loadings (0.1–5.0 at.%) have been investigated. Material studies have been performed using standard methods: X-ray diffraction (XRD) transmission electron microscopy (TEM) and Brunauer-Emmett-Teller adsorption isotherms analysis (BET). High specific surface area (37-126 m2/g) and small crystallite size (9-27 nm) have been reached. Incorporation of Cr into TiO2 lattice affects the specific surface area of nanopowders, the crystallite size and the rutile to anatase ratio. Gas sensing characteristics of TiO2:Cr nanosensors upon interaction with H2 have been recorded in the self-assembled experimental system. The detection of hydrogen was carried out over the concentration range of 50-3000 ppm at the temperatures extending from 200 to 400ºC. It is demonstrated that nanomaterials based on TiO2:Cr are attractive for ultimate sensors applications due to a decrease in the operating temperature down to 210-250ºC, accompanied by an increase in the sensor response. Taking into account the possible operating costs, the best candidates for the commercial use are TiO2:1 at.% Cr and TiO2:5 at.% Cr nanosensors.

Keywords (EN): Gas sensors, Nanopowders, TiO2, Hydrogen detection

Oparte na TiO2 nanoproszki dla czujnika gazu

Radecka M., Jasiński M., Klich-Kafel J., Rękas M., Łysoń B., Czapla A., Lubecka M., Sokołowski M., Zakrzewska K., Heel A., Graule T.J.

Abstract (PL)

Do otrzymania nanoproszków dla czujników gazu opartych na TiO2:Cr zastosowano syntezę płomieniową FSS (flame spray synthesis). Określono właściwości strukturalne nanoproszków TiO2:Cr o różnych stężeniach Cr (0.1–5.0 at.%). Badane materiały scharakteryzowano za pomocą standardowych metod, a mianowicie dyfrakcyjnej analizy rentgenowskiej (XRD), mikroskopii transmisyjnej (TEM) oraz analizy izoterm adsorpcji Brunauer-Emmett-Tellera (BET). Otrzymano materiały o wysokiej powierzchni właściwej (37-126 m2/g) i rozmiarach krystalitów w zakresie 9-27 nm. Wprowadzenie Cr do sieci TiO2 wpływa na powierzchnię właściwą nanoproszków, rozmiar krystalitu i stosunek rutylu do anatazu. Do pomiaru charakterystyk nanoczujników TiO2:Cr w wyniku oddziaływania z H2 zastosowano specjalnie skonstruowany układ pomiarowy. Wyznaczenie kinetyki zmian oporu elektrycznego spowodowanego zmianą ilości wodoru przeprowadzono w zakresie stężeń 50-3000 ppm H2 w temperaturach od 200 do 400ºC. Pokazano, że obniżeniu temperatury pracy do 210-250ºC towarzyszy wzrost sygnału pomiarowego, co powoduje, że materiały oparte na TiO2:Cr są atrakcyjne z punktu widzenia zastosowań w czujnikach gazu. Biorąc pod uwagę przewidywane koszty eksploatacyjne, najlepszymi kandydatami do komercyjnego wykorzystania są nanoczujniki TiO2:1 at.% Cr oraz TiO2:5 at.% Cr.

Keywords (PL): czujniki gazu, TiO2, nanoproszki, TiO2, wykrywanie wodoru

return…