Gázérzékelő és fotokatalitikus mag/héj nanoszemcsék vizsgálata
A félvezető anyagok különféle formáit megtaláljuk mindennapjainkban; előfordulnak detektorokban, számítógépben, LED-ként, mobiltelefonokban. A félvezető-oxidok elterjedt felhasználása a fotokatalizátorként és gázszenzorként való alkalmazás. A fotokatalizátorokat szennyező anyagok fénnyel történő lebontására, a gázszenzorokat különböző gázok detektálására használjuk, előnyük a kedvező áruk egyszerű és jól reprodukálható előállításuk.
Munkám során először félvezető hexagonális és monoklin kristályszerkezetű WO3 nanoszemcséket állítottam elő, majd atomi rétegleválasztással Al2O3 és ZnO bevonatot készítettem a különböző mintákra. A mérések során a célunk az volt, hogy bizonyítsuk, az Al2O3 célzottan passziválja a WO3 felszínét, a ZnO pedig célzottan javítja a fotokatalitikus és gázszenzor tulajdonságokat. A kiindulási anyagot, valamint az atomi rétegleválasztással készített mintákat különféle módszerekkel vizsgáltam: FTIR és Raman spektroszkópia, XRD, TG/DTA, SEM-EDX, TEM. Meghatároztam az Al2O3 és ZnO bevonatokkal rendelkező h-WO3 és m-WO3 fotokatalitikus aktivitását, valamint a minták gázérzékelési tulajdonságait 150, 200 és 250 oC-on H2 tesztgáz alkalmazásával vizsgáltam.
A TEM felvételek alapján elmondható, hogy az atomi rétegleválasztás sikeres volt. A WO3 szemcséket teljesen bevonja a 10 nm Al2O3 és ZnO réteg.
Összességében azt a tapasztalatot szűrhetjük le a fotokatalitikus és gázszenzor kísérletekből, hogy az ALD-vel felvitt Al2O3 nanofilmmel sikeresen lehet reaktív (pl. WO3) minták felületét passziválni, és így pl. a fotokatalitikus és gázérzékelő tulajdonságot teljesen el lehet fedni. Ha a WO3-ra hasonló félvezető-oxid ZnO filmet viszünk fel, akkor ez van, amikor javítja a szubsztrát tulajdonságait (fotokatalitikus m-WO3/ZnO); van, amikor nem változtat jelentősen rajtuk (fotokatalitikus h-WO3/ZnO); és van, amikor nem javít, hanem kifejezetten ront rajtuk (gázérzékelő m-WO3/ZnO és h-WO3/ZnO).
szerző
-
Agócs Csilla
Vegyészmérnöki alapképzési szak, nappali BSC
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Szilágyi Imre Miklós
egyetemi docens, Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék