Научная статья на тему 'Разработка системы контроля качества атмосферного воздуха'

Разработка системы контроля качества атмосферного воздуха Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

93
20
Поделиться

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Александрова М. С., Баталова М. З., Кравченко Е. И., Пуголовкина О. Б.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Разработка системы контроля качества атмосферного воздуха»

Известия ЮФУ. Технические науки

Специальный выпуск

В настоящей работе образцы пленок состава ПAH/Cu получали путем растворения порошка ПАН и СиС12 в диметилформамиде с последующими центрифугированием полученных растворов и отжигом, проводимом в течение 30 мин при температуре 90°С на воздухе.

Введение в пленки ПАН соединений переходных металлов приводит к сокращению времени термообработки, а также снижению ее температуры.

При исследовании химических превращений пленок ПАН с хлоридом Си установлено, что эти соединения образуют с нитрильными группами полимера за счет взаимодействия d-орбиталей переходного металла донорно-акцепторные комплексы двух типов: либо с неподеленной электронной парой атома азота, либо с 71 -электронами тройной связи С = N.

Рис. 1. Электронные спектры поглощения: 1 - ПАН; 2 - ПАН +Си, 5% ;

3 - ПАН +Си, 10%

Исследование полисопряженной структуры ПАН/Си проводили на спектрофотометре '^ресоМ ЦУ-УШ". Электронные спектры поглощения, приведенные на рис. 1, подтверждают наше предположение о комплексообразовании Си с нитрильными группами С=№Си (пики на кривых).

УДК 504.3.064.3

М.С. Александрова, М.З. Баталова, Е.И. Кравченко, О.Б. Пуголовкина

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА АТМОСФЕРНОГО

ВОЗДУХА

Для обеспечения своевременного контроля промышленных выбросов целесообразно использовать автоматизированные системы контроля качества атмосферного воздуха, которые способны отслеживать состояние воздуха в режиме реального времени. Основными составляющими частями такой системы являются: чувствительные элементы (сенсоры газов), средства передачи и приема информации, устройства анализа и отображения результатов контроля.

В настоящее время для обнаружения газов используются сенсоры на пленках неорганических материалов, таких как оксид вольфрама WOз и оксид олова SnO2.

Секция химии и экологии

Сенсоры используются для мониторинга таких газов как NH3, C2H5OH, H2S, NOx, O3 и др. На практике был получен сенсор на основе пленки WO3 с помощью золь-гель-технологии (отжиг осуществлялся при Т=600°С в течение 3 часов). Толщина пленки SnO2 составляет 1 мкм, средний размер зерна в них - 100 нм. Газочувствительные характеристики оценивались по отношению к диоксиду азота. Минимальная концентрация диоксида азота, определяемая сенсором, при 200°С составляет 1 ppm. Недостатком сенсоров на основе WO3 и SnO2 является их низкая селективность. Одним из путей улучшения селективности является введение легирующих добавок. Например, при легировании медью пленок SnO2, повышается их чувствительность к сероводороду.

В последнее время перспективными газочувствительными материалами для сенсоров газов считаются углеродные нанотрубки (УНТ). Так, например, на кремниевой подложке формируют слой Si3N4, затем слой поликремния, легированный фосфором, для создания изоляции, платиновые электроды, а чувствительный слой состоит из УНТ. С помощью таких сенсоров при комнатной температуре можно определять такие газы, как NO2, NH3, H2. Исследования показали, что сенсоры на основе УНТ имеют высокую чувствительность. Например, минимально определяемая концентрация для NO2 составила 500 ppb.

Таким образом, сочетая различные виды сенсоров, обладающих различной чувствительностью к определяемым газам, можно найти оптимальное их сочетание и соединить их в систему. Одной из проблем при создании информационноизмерительных систем является обработка и визуализация полученных данных, так как стандартной модели для использования того или иного метода анализа данных не существует. Нами, при исследовании сенсора на аммиак, полученные при анализе газа данные обрабатывались методом вейвлет-преобразований. По полученному графику можно отследить начало процесса воздействия газа на пленку и определить тип газа. Данные, обработанные с помощью вейвлет-преобразований, можно использовать для дальнейшего качественного и количественного анализа.

УДК 539.217.5:546.28

Н.Ф. Копылова, В.В. Петров, А.В. Тарантеева

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ПЛЕНОК СОСТАВА SIO2(SNOX,CUO)

Для контроля газовой обстановки используют датчики и сенсоры газа, которые по принципу действия можно разделить на следующие группы: электрохимические, оптические, термокаталитические, полупроводниковые, адсорбционного типа и др. Среди них наиболее перспективными представляются полупроводниковые датчики, чувствительным (рабочим) материалом которых являются тонкие пленки различного состава.

Целью данной работы является исследование чувствительности пленок на основе диоксида олова, легированного оксидом меди по отношению к оксиду азота NO2. Исследовались пленки состава SiO2(SnOx,CuO) с различным содержанием олова и меди, полученные золь-гель-методом и отожженные при 500 и 600°С. Рентгенофазовыми исследованиями установлено, что данные пленки представляют собой аморфный диоксид кремния с включениями кристаллитов оксида олова