2018
Enhanced Ammonia Adsorption on Directly Deposited Nanofibrous Carbon Films
BANNOV, Alexander, Ondřej JAŠEK, Jan PRÁŠEK, Jiří BURŠÍK, Lenka ZAJÍČKOVÁ et. al.Základní údaje
Originální název
Enhanced Ammonia Adsorption on Directly Deposited Nanofibrous Carbon Films
Název česky
Zvýšená absoprce amoniaku na povrchu vrstev uhlíkových nanovláken
Autoři
BANNOV, Alexander (643 Rusko, domácí), Ondřej JAŠEK (203 Česká republika, garant, domácí), Jan PRÁŠEK (203 Česká republika), Jiří BURŠÍK (203 Česká republika) a Lenka ZAJÍČKOVÁ (203 Česká republika, domácí)
Vydání
JOURNAL OF SENSORS, LONDON, HINDAWI LTD, 2018, 1687-725X
Další údaje
Jazyk
angličtina
Typ výsledku
Článek v odborném periodiku
Obor
10305 Fluids and plasma physics
Stát vydavatele
Velká Británie a Severní Irsko
Utajení
není předmětem státního či obchodního tajemství
Odkazy
Impakt faktor
Impact factor: 2.024
Kód RIV
RIV/00216224:14740/18:00104270
Organizační jednotka
Středoevropský technologický institut
UT WoS
000446070400001
Klíčová slova česky
uhlíkové nanostruktury; absoprce; amoniak
Klíčová slova anglicky
carbon nanostructures; absorption; amonnia
Štítky
Příznaky
Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 29. 3. 2019 08:48, Mgr. Pavla Foltynová, Ph.D.
V originále
The ammonia adsorption on the nanostructured carbon thin film was significantly influenced by the choice of deposition temperature and deposition time of thin film synthesis. The thin films were prepared on Si/SiO2 substrates by chemical vapour deposition in Ar/C2H2 gas mixture using iron catalytic nanoparticles. The analysis of the grown layer by the scanning and transmission electron microscopy showed the transition from long multiwalled nanotubes (MWCNTs) to bamboo-like hollow carbon nanofiber structure with the decrease of the deposition temperature from 700 to 600 degrees C. Further, the material was analyzed by energy-dispersive X-ray spectroscopy and Raman spectroscopy confirmed the transition from graphitic sp(2) structure to highly defective structure at lower deposition temperature. The resistance of the prepared layer strongly depends on deposition temperature (T-d) and deposition time (t(d)). High resistance layer, 38.6 kOhm, was formed at T-d 600 degrees C and t(d) 10 min, while at T-d 700 degrees C and t(d) 60 min, the resistance decreased to 860 ohms. Such behaviour is consistent with MWCNTs being responsible for the formation of the conductive network. Such system was studied using chemiresistor ammonia gas sensor configuration. The sensor resistance increased when exposed to ammonia in all the cases, but their response varied considerably. A decrease in deposition time, from 60 to 10 min, and the deposition temperature, from 700 to 600 degrees C, led to the 10-fold increase in the sensor response. The measurements carried out at room temperature showed the higher sensor response than the measurements carried out at 200 degrees C. This behaviour can be explained by the change in adsorption-desorption equilibrium at different temperatures. Analysis of dependence of the sensor response on the ammonia concentration proved that the underlying resistance change mechanism is chemisorption of ammonia molecules on the carbon network corresponding to the Langmuir isotherm.
Česky
Adsorpce amoniaku na nanostrukturovaném uhlíkovém tenké vrstvě byla významně ovlivněna volbou teploty a doby depozice tenké vrstvy. Tenké vrstvy byly připraveny na substrátech Si / SiO2 procesem CVD v plynné směsi Ar / C2H2 za použití železných katalytických nanočástic. Analýza vrstvy pomocí skenovacího a transmisního elektronového mikroskopu prokázala změnu struktury z dlouhých vícestěnných nanotrubic (MWCNT) na bambusová uhlíková nanovláknovou s poklesem depoziční teploty z 700 na 600 °C. Dále byl materiál analyzován metodou EDX a Ramanovou spektroskopií, které potvrdily přechod z grafitové sp2 struktury na vysoce defektní strukturu při nižší teplotě depozice. Odpor připravené vrstvy silně závisí na teplotě nanášení Td a době nanášení td. Při 600 °C a 10 minutách byla vytvořena vrstva s vysokým odporem, 38,6 kOhm, zatímco při 700 ° C a 60 min se odpor snížil na 860 ohmů. Toto chování je v souladu s tím, že MWCNT jsou zodpovědné za vytvoření vodivé sítě. Tento systém byl pak zkoumán jako chemirezistivní senzor amoniaku. Odpor senzoru se zvýšil při expozici amoniaku ve všech případech, ale jejich reakce se značně lišila. Pokles doby depozice z 60 na 10 min a teploty depozice z 700 na 600 ° C vedl k 10násobnému zvýšení odezvy senzoru. Měření provedená při pokojové teplotě ukázala vyšší odezvu senzoru než měření prováděná při 200 ° C. Toto chování lze vysvětlit změnou adsorpční-desorpční rovnováhy při různých teplotách. Analýza závislosti odezvy senzoru na koncentraci amoniaku prokázala, že základním mechanizmem změny rezistence je chemisorpce molekul amoniaku na uhlíkových nanostrukturách, který odpovídá Langmuirově izotermě.
Návaznosti
| LO1411, projekt VaV |
| ||
| LQ1601, projekt VaV |
|