CC BY
5Газоаналитические системы и сенсоры водорода Gas analytical systems and hydrogen sensors
ЗОЛЬ-ГЕЛЬ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ К ВОДОРОДУ ТОНКИХ ПЛЕНОК
А. 3. Адамян, 3. Н. Адамян, В. М. Арутюнян
Ереванский государственный университет ул. Алека Манукяна, 1, Ереван, 375025, Республика Армения Факс: (37410) 555590, e-mail: arsen_adamyan@ysu.am
Известно, что газочувствительные свойства металлооксидов, в частности, тонких пленок SnO2 в сильной степени зависят от способа их получения. Тонкие пленки, полученные методом золь-гель, обладают рядом преимуществ по сравнению с другими технологиями при использовании их в качестве газочувствительного материала. Это в первую очередь возможность получения пленок, состоящих из малых частиц и имеющих развитую структуру поверхности. Однако существует проблема роста размеров частиц при высокотемпературной обработке пленок, что приводит в дальнейшем к ухудшению параметров газовых сенсоров. Целью настоящей работы была разработка золь-гель технологии, позволяющей получать пленки, состоящие из термостабильных наночастиц.
Показано, что при использовании в качестве прекурсора для получения золя SnO2 станната натрия зерна получаемых впоследствии
пленок обладают очень высокой термостабильностью. В раствор при постоянном перемешивании добавлялся 1 М раствор Н3Р04 до ней-
трализации раствора (pH = 7). В данном случае получается абсолютно прозрачный, очень устойчивый золь, что свидетельствует о малом размере входящих в его состав частиц. В отличие от [Matsunaga N., Sakai G., Shimanoe K., Yamazoe N. Abstract book of 9th International Meeting on Chemical Sensors. Boston, USA, July 7-10, 2002. P. 138], раствор не разделяется даже при центрифугировании со скоростью 14000 мин-1. Вследствие этого очистка данного золя от натриевых солей фосфорной кислоты центрифугированием оказалась невозможной. Очистка раствора осуществлялась путем электродиализа. Очищенный раствор несколькими слоями наносился центрифугированием на подложки из разных материалов. Далее проводился отжиг пленок при разных температурах в диапазоне 450-750 °С.
Полученные таким путем тонкие пленки SnO2 исследовались методами просвечивающей и туннельной микроскопии. В результате было установлено, что размеры наночастиц практически не изменялись даже после отжига при 750 °С и не превышали 10 нм.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE № 6(38) (2006) Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» АЭЭ № 6(38) (2006)
Газоаналитические системы и сенсоры водорода
SOL-GEL TECHNOLOGIES FOR HYDROGEN SENSITIVE THIN
FILM PREPARATION
A. Z. Adamyan, Z. N. Adamyan, V. M. Aroutiounian
Yerevan State University Alex Manoogian str. 1, Yerevan, 375025, Republic of Armenia Fax: (37410)555590, e-mail: arsen_adamyan@ysu.am
It is known that gas sensing behaviors of metal-oxides, particularly SnO2 thin films, strongly depend on theirs processing. The thin films obtained by sol-gel technique in comparison with other technologies have a number of advantages for using them as a gas sensing matter. First of all, this is the possibility of obtaining films consisting of small particles and having highly developed surface structure. But, there is a problem connected with growth of the particles size at high-temperature treatment of films resulting in the worsening of the gas sensors performances. Development of the sol-gel processing allowing to obtain of the films with thermally stable nanoparticles was the goal of present work.
It is shown that using of sodium stannate Na2SnO3 as precursor for SnO2 sol preparation leads to very high thermal stability of grains composing the films. The solution of 1 M H3PO4 added to Na2SnO3 at continuous stirring to neutralization of the solution. In this case absolutely transparent
and very stable sol is obtained which indicates about small size of the particles in the solution. As distinct from [Matsunaga N., Sakai G., Shi-manoe K., Yamazoe N. Abstract book of 9th International Meeting on Chemical Sensors. Boston, USA, July 7-10, 2002. P. 138], the solution does not separate even at spinning with 14000 min-1 rate. As a result the purification of the solution from phosphoric acid salts becomes impossible. The purification of the solution was carried out by electro dialysis. Purified solution was spin-on deposited layer-by-layer on the substrates from different materials. Further, the heat treatments of the films at different temperatures in the range of 450-750 °C were carried out.
The SnO2 thin films obtained by such a way were studied by means of the transmittance and tunneling microscopy techniques. As a result it was established that the particles size practically did not change even after heat treatment at 750 °C and did not exceed 10 nm.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE № 6(38) (2006) Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» АЭЭ № 6(38) (2006)
