Наноструктури SnO2 різної морфології: синтез, властивості, застосування

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorНагірняк, Світлана Валеріївна
dc.date.accessioned2018-08-15T09:30:03Z
dc.date.available2018-08-15T09:30:03Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenThe dissertation is devoted to the obtaining of tin (IV) oxide nanostructures of various morphologies, the establishment of technological features of their synthesis and the study of their physical and chemical properties for further use as sensitive materials for metal oxide chemoresistive gas sensors. The influence of methods (thermal, sol-gel, vapor transport) on the structure and morphology of tin (IV) oxide powders is considered in the paper. Investigation of tin (IV) oxide samples, synthesized by different methods, shows that the used methods allow to obtain nano-sized particles of SnO2 and, in accordance with the results of X-ray analysis, the formation of a pure phase of tin (IV) oxide occurs in all samples. However, the most promising is the vapor transport method (CVD), which produces single SnO2 crystals of high crystallinity degree, and powders based on them have higher values of the specific surface area and characterized by better adsorption properties. Therefore, the vapor transport method was chosen for synthesis of SnO2 nanostructured powders. As a result of the studies on the influence of temperature, composition of the gas medium and the heating rate when using the CVD method, technological features of the synthesis of nanosized and one-dimensional SnO2 nanostructures were invented. It was established that: the pure SnO2 phase is formed at 1123 K; dosage of oxygen to the carrier gas in the amount of 5% vol. leads to a change in the morphology of SnO2 from circular particles to the elongated lamellar form; reducing the heating rate of the furnace from 80 deg/min to 20 deg/min changes the morphology of the tin (IV) oxide from nanosized to one-dimensional nanostructures; with a rise in temperature from 1123 to 1323 K the thickness of the SnO2 filaments increases. The comparison of the characteristics of nanosized and one-dimensional SnO2 has been carried out. The influence of morphology and modification on optical, electrical characteristics and sensitivity of SnO2 nanostructures is established. It has been shown that SnO2 nanostructures differ not only visually, but also are vary in physical and chemical properties. In particular, they are dissimilar by intensity of peaks on diffractograms, by values of the specific surface area, and in the case of one-dimensional SnO2, it differs in the presence of a strong band of oscillations with a maximum for the value of the wave number of 563 cm-1, which is characteristic of infrared spectra of one-dimensional SnO2 structures. The study of optical characteristics of modified and unmodified samples of nanosized tin (IV) oxide and one-dimensional SnO2 nanostructures shows that one-dimensional tin (IV) oxide samples much stronger absorb UV radiation in comparison with nanosized SnO2 samples. The determined values of the band gap width for nanosized and one-dimensional SnO2 nanostructures are in the range from 3.85 to 4.2 eV and from 2.8 to 3.4 eV, respectively. The comparison of the volt-ampere characteristics of the nanosized and one-dimensional tin (IV) oxide indicates a different nature of the curves due to the differences in the morphology of SnO2 nanostructures. For nanosized SnO2 at all temperatures, there are non-linear dependencies that are characteristic of semiconductor materials. While the one-dimensional SnO2 is characterized by ohmic (linear) volt-ampere curves that are typical for substances with metallic properties. In the study of electrical properties of tin (IV) oxide samples modified by argentum, a lack of a linear relationship between the value of the electrical resistance and the amount of the introduced modifier was found for both nanosized and one-dimensional SnO2. Calculated values of the sensitivity of SnO2 samples indicate that among unmodified tin (IV) oxide powders the higher response to acetone has the one-dimensional SnO2. Among the modified SnO2 powders, the highest sensor respond has nanosized tin (IV) oxide sample with argentum content of 10% by weight. Modification of one-dimensional SnO2 samples results in deterioration of sensitivity towards acetone. A technological scheme for the synthesis of tin (IV) oxide nanostructures was developed, according to which the choice of equipment was made, material and thermal balances were calculated. Feasibility studies for obtaining of SnO2 nanostructures of different morphologies by CVD method were done. Experimental-industrial tests of SnO2 nanostructures in the conditions of existing production were carried out.uk
dc.description.abstractruДиссертационная работа посвящена получению наноструктур олова (IV) оксида различной морфологии, установлению технологических особенностей их синтеза и исследованию их физико-химических свойств с целью дальнейшего использования в качестве чувствительных материалов для металоксидних хеморезистивних газовых сенсоров. В работе рассмотрено влияние методов (термического, золь-гель, паро-газового транспорта) на структуру и морфологию порошков олова (IV) оксида. Выбран и научно обоснован наиболее рациональный метод синтеза наноразмерных порошков SnO2 и определены условия (тип прекурсора, состав газовой среды, скорость нагрева, продолжительность синтеза, температура) синтеза наноструктур олова (IV) оксида различной морфологии. Проведено сравнение характеристик наноразмерного и нитевидного SnO2 и показано, что наноструктуры SnO2 отличаются не только визуально, но и имеют различия в физико-химических и оптических свойствах. Установлено влияние морфологии и модифицирования на оптические, электрические характеристики и чувствительность наноструктур SnO2. Разработана технологическая схема синтеза наноструктур олова (IV) оксида, согласно которой осуществлен выбор оборудования, рассчитан материальный и тепловой баланс. Сделано технико-экономическое обоснование целесообразности получения наноструктур SnO2 различной морфологии методом паро-газового транспорта. Проведены опытно-промышленные испытания наноструктур SnO2 в условиях действующих производств.uk
dc.description.abstractukДисертаційна робота присвячена одержанню наноструктур стануму (IV) оксиду різної морфології, встановленню технологічних особливостей їх синтезу та дослідженню їх фізико-хімічних властивостей з метою подальшого використання як чутливі матеріали для металоксидних хеморезистивних газових сенсорів. В роботі розглянуто вплив методів (термічного, золь-гель, паро-газового транспорту) на структуру та морфологію порошків стануму (IV) оксиду. Обрано та науково обґрунтовано найбільш раціональний метод синтезу нанорозмірних порошків SnO2 та винайдено умови (тип прекурсору, склад газового середовища, швидкість нагріву, тривалість синтезу, температура) синтезу наноструктур стануму (IV) оксиду різної морфології. Проведено порівняння характеристик нанорозмірного і ниткоподібного SnO2 і показано, що наноструктури SnO2 різняться не лише візуально, але й мають відмінності у фізико-хімічних та оптичних властивостях. Встановлено вплив морфології та модифікування на оптичні, електричні характеристики та чутливість наноструктур SnO2. Розроблено технологічну схему синтезу наноструктур стануму (IV) оксиду, згідно якої здійснено вибір обладнання, розраховано матеріальний та тепловий баланс. Зроблено техніко-економічне обґрунтування доцільності одержання наноструктур SnO2 різної морфології методом паро-газового транспорту. Проведено дослідно-промислові випробування наноструктур SnO2 в умовах діючих виробництв.uk
dc.format.page24 с.uk
dc.identifier.citationНагірняк, С. В. Наноструктури SnO2 різної морфології: синтез, властивості, застосування : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.17.01 – технологія неорганічних речовин / Нагірняк Світлана Валеріївна. – Київ, 2018. – 24 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/24256
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectстануму (IV) оксидuk
dc.subjectнанорозмірні та ниткоподібні наноструктуриuk
dc.subjectметод CVDuk
dc.subjectнапівпровідникиuk
dc.subjectгазовий сенсорuk
dc.subjectмодифікуванняuk
dc.subjectширина забороненої зониuk
dc.subjectвольт-амперні характеристикиuk
dc.subjectчутливістьuk
dc.subjecttin (IV) oxideuk
dc.subject0D and 1D nanostructuresuk
dc.subjectCVD methoduk
dc.subjectsemiconductorsuk
dc.subjectgas sensoruk
dc.subjectmodificationuk
dc.subjectbandgap widthuk
dc.subjectcurrent-voltage curvesuk
dc.subjectsensitivityuk
dc.subjectолова (IV) оксидuk
dc.subjectнаноразмерные и нитевидные наноструктурыuk
dc.subjectметод CVDuk
dc.subjectполупроводникиuk
dc.subjectгазовый сенсорuk
dc.subjectмодифицированиеuk
dc.subjectширина запрещенной зоныuk
dc.subjectвольт-амперные характеристикиuk
dc.subjectчувствительностьuk
dc.subject.udc546.47-027+546.814-31-027]:546.05(043.3)uk
dc.titleНаноструктури SnO2 різної морфології: синтез, властивості, застосуванняuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Nagirniak_aref.pdf
Розмір:
1.01 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.74 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (ТНР,ВтаЗХТ)
Автореферати (вільний доступ)