2007
Carbon nanostructures deposition in microwave plasma torch at atmospheric pressure on sensors for heavy metal detection
JAŠEK, Ondřej; Jaromír HUBÁLEK; Jan PRÁŠEK; Vladimír DOSTÁL; Jiřina MATĚJKOVÁ et. al.Základní údaje
Originální název
Carbon nanostructures deposition in microwave plasma torch at atmospheric pressure on sensors for heavy metal detection
Název česky
Depozice uhlíkových nanostruktur v mikrovlnném výboji za atmosférického tlaku na pracovní elektrody senzorů těžkých kovů
Autoři
JAŠEK, Ondřej; Jaromír HUBÁLEK; Jan PRÁŠEK; Vladimír DOSTÁL; Jiřina MATĚJKOVÁ; Antonín REK a Jiří BURŠÍK
Vydání
1. vyd. Bratislava, Book of Contributed Papers of The 3rd Seminar on New Trends on Plasma Physics and Solid State Physics, od s. 58-58, 1 s. 2007
Nakladatel
Library and Publishing Center, Comenius University, Bratislava, Slovakia
Další údaje
Jazyk
angličtina
Typ výsledku
Stať ve sborníku
Obor
10305 Fluids and plasma physics
Stát vydavatele
Slovensko
Utajení
není předmětem státního či obchodního tajemství
Kód RIV
RIV/00216224:14310/07:00019519
Organizační jednotka
Přírodovědecká fakulta
ISBN
978-80-89186-24-2
Klíčová slova anglicky
carbon nanotubes; heavy metals; sensor
Štítky
Příznaky
Mezinárodní význam
Změněno: 2. 1. 2008 16:37, Mgr. Ondřej Jašek, Ph.D.
V originále
Carbon nanostructures were directly deposited on a working electrode of a thick film sensor used for heavy metal detection. The sensor structure (Figure 1.) was fabricated by screen-printing techniques on Al2O3 ceramic substrate. The electrodes and conductive layer material was ESL 9912-D paste and for dielectric layer ESL 4913-G paste (both ESL ElectroScience, UK). The base of working electrode is formed from Ag, Au, or Pt to prevent inter-metallic reaction with catalyst during deposition process. Demand for the electrical conductivity of the working electrode was a limiting factor for the choice of the barrier material and a metal-metal interaction during the carbon nanotubes (CNTs) deposition in high temperature (600-700 C) required an optimization of the whole electrode system. The barrier layers were prepared by the screen printing or electroplating and possibly heated up to 500 or 850 C. The catalyst was vacuum evaporated 5-20 nm thick layer of Ni on top of the working electrode surface. Carbon nanotubes (Figure 2.) were deposited on such prepared working electrode surface in microwave plasma torch at atmospheric pressure from the mixture of methane, hydrogen and argon[1]. The plasma torch was generated at the frequency of 2.45 GHz using an iron hollow electrode. Argon (1500 sccm) was flowing through the electrode central channel whereas methane (10-40 sccm) and hydrogen (100-400 sccm) were added to the expanding torch from outside. The sensor substrates were placed at various distances from the torch electrode (35-55 mm). The samples were imaged by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The processes in the discharge were monitored by optical emission spectroscopy (OES). The performance of sensors was evaluated by differential pulse voltammetry.
Česky
Uhlíkové nanostruktury byly deponovány na pracovní elektrody senzorů těžkých kovů. Struktura senzoru byla připravena metodou sítotisku na keramice Al2O3. Elektrody a vodivé vrstvy elektrod byly připraveny za pomocí past ESL 9912-D a ESL 4913-G od firmy ESL ElectroScience, UK. Pracovní elektroda byla dále pokryta vrstvou pasty s vysokým obsahem Ag, Au nebo Pt tak, aby bylo pokud možno zabráněno interakci materiálu elektrody s katalyzátorem během růstu nanostruktur. Výběr této bariérové vrstvy byl omezen požadavkem na její elektrickou vodivost a odolnost vůči vysokým teplotám (600-700C) při depozici uhlíkových nanotrubek a vyžadoval optimalizaci přípravy celého senzoru. Bariérové vrstvy byly připraveny metodami sítotisku nebo galvanického pokovování a eventuálně zahřáté na teplotu 500 nebo 850 C. Na povrch takto připravené pracovní elektrody byla vakuovým napařováním nanesena tenká vrstva katalyzátoru 5-20 nm Ni. Uhlíkové nanotrubky byly na takto připravenou strukturu nedeponovány v mikrovlnném výboji za atmosférického tlaku ze směsi argonu, vodíku a metanu. Mikrovlnný výboj byl buzen na frekvenci 2,45 GHz za použití duté železné trysky. Argon (1500 sccm) protékal středem trysky a metan(10-40 sccm) a vodík(100-400 sccm) byly do výbojového prostoru přiváděny bočními kanály. Depoziční vzdálenost mezi tryskou a substrátem(senzorem) byla 35 až 55 mm. Depozice byly analyzovány rastrovací (SEM) a transmisní (TEM) elektronovou mikroskopií. Procesy v plazmatu byly monitorovány optickou emisní spektroskopií (OES) Funkce senzoru byly charakterizovány pomocí pulsní voltametrie.
Návaznosti
| GA202/05/0607, projekt VaV |
| ||
| MSM0021622411, záměr |
| ||
| 1QS201710508, projekt VaV |
|