Skip to main content
SUPERVISOR
Parviz Kameli,Mehdi Ranjbar
پرویز کاملی (استاد مشاور) مهدی رنجبر (استاد راهنما)
 
STUDENT
AMIR HEIDARI FINI
امیر حیدری فینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Preparation of colloidal tungsten oxide nanoparticles and investigation of their gasochromic properties
By a wide energy gap, tungsten-Oxide is a semiconductor with significant chromogenic features. This metallic oxide has also so many properties such as electrochromic and become applicable as photocatalyst and gas sensor. Among these properties, its chromogenic one in the presence of hydrogen gas is really significant. Nowadays, hydrogen as a clean and renewable fuel is considered as an alternative for fossil fuels for home, industrial and specifically in traortation consumptions. An important note in usage of this gas is its extreme flammability in range of 4 to 75 percent of combination with the air. Since tungsten-oxide change its color while being exposed to the hydrogen, we can use it as a hydrogen gas sensor. Through this thesis the colloid nanoparticles of tungsten oxide are produced by electrolysis approach. In order to make these nanoparticles sensitive to hydrogen, palladium catalyst is added to the solution achieved by electrolysis, with the concentration of . Nanoparticles powder of these samples was produced and it was tried to find their structures, chemical bounding and morphologies. The X-ray diffraction (XRD) spectrum determined the crystallographic structure of the sample and this analysis showed that the nanoparticles are tungsten-oxide dihydrate . Dehydration and formation of monoclinic was obtained By annealing these powders at and . Chemical properties of samples were studied by analysis of fourier transmission Infra-red (FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). These analyses have shown the elimination of water molecules bounding and hydroxyl group from the sample and formation of completely oxide ones after the annealing process. The field-emission scanning electron microscope (FE- SEM ) pictures revealed the formation of plate-like morphology in some parts. Optical properties of the colloid solution was measured by spectrophotometer (UV-Vis) in range of . The effect of palladium concentration and the time of electrolysis on gasochromic process are shown significantly through its results and it is shown that application of specific amount of palladium would enhance the gasochromic process. Also, different absorption peaks were observed at and in the spectrum in the presence of hydrogen gas. Each of these peaks belonged to the specific color centers which are known as bulk paramagnetism, surface paramagnetism and surface diamagnetism respectively.
اکسید تنگستن یک نیمه رسانا با گاف انرژی پهن و خواص رنگ پذیری شناخته شده‌ای می‌باشد. این اکسید فلزی خواص و کاربردهای بسیاری از جمله خاصیت الکتروکرومیک، فوتوکاتالیست و حسگر گازی دارد. از این بین خواص رنگزایی آن در حضور گاز هیدروژن بسیار مورد توجه می‌باشد. امروزه گاز هیدروژن به عنوان سوخت پاک و تجدید‌پذیر جایگزین مناسبی برای سوخت‌های فسیلی در مصارف خانگی، صنعت و خصوصاً بخش حمل و نقل به شمار می‌رود. نکته قابل توجه در استفاده از این گاز، قابلیت اشتعال زیاد آن در بازه 4-75% در ترکیب با هوا است. اکسید تنگستن هنگامی که در معرض گاز هیدروژن قرار می‌گیرد تغییر رنگ می‌دهد که می‌توان از آن به عنوان حسگر گاز هیدروژن استفاده کرد. در این تحقیق نانوذرات کلوئیدی اکسید تنگستن به روش الکترولیز ساخته شد. به منظور حساس نمودن نانوذرات به گاز هیدروژن، از کاتالیست پالادیم استفاده شد. به این ترتیب که محلول PdCl 2 (g/lit 2/0) با نسبت‌های معین به محلول حاصل از الکترولیز افزوده شد. نمونه‌های پودری از نانوذرات برای تشخیص ساختار، پیوندهای شیمیایی ومورفولوژی نانوذرات تهیه شد. طیف پراش پرتو ایکس (XRD) خواص ساختاری نمونه‌ها را مشخص نمود. از این آنالیز مشخص شد که نانوذرات به‌دست آمده اکسید تنگستن آبدار (WO 3 .2H 2 O) هستند. با پخت این پودرها در دماهای 100، 200، 300، 400، 500 و C? 550 شاهد حذف آب ساختار و تشکیل WO 3 مونوکلینیک هستیم. خواص شیمیایی نمونه‌ها از طریق آنالیز طیف‌سنجی مادون قرمز فوریه (FTIR) و اسپکتروسکوپی فوتو الکترون‌های پرتوایکس (XPS) مطالعه شد. نتایج این آنالیزها به خوبی نشان دهنده‌ی حذف پیوندهای مربوط به مولکول‌های آب و گروه‌های هیدروکسیل از نمونه وتشکیل حالت‌های کاملا اکسایش یافته بعد از پخت نمونه‌ها می‌باشد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) بیانگر تشکیل مورفولوژی صفحه گونه در برخی قسمت‌ها می‌باشد. خواص اپتیکی محلول کلوئیدی با دستگاه اسپکتروفوتومتر (UV-Vis) در محدوده nm 1100-200 اندازه‌گیری شدند. از نتایج به‌دست آمده به وضوح می‌توان تاثیر پالادیوم و زمان الکترولیز را بر فرآیند گازوکرومیک مشاهده کرد. این آنالیز مشخص می‌کند که استفاده از میزان مشخصی از پالادیوم باعث بهبود فرآیند گازوکرومیک می‌شود. همچنین تحت تاثیر هیدروژن چندین پیک جذبی شدید در مکان‌های eV 27/1، eV 58/1 و eV 97/1 در طیف ضریب جذب مشاهده شد. هر کدام از این پیک‌ها متعلق به مرکز رنگ خاصی بوده که به ترتیب به عنوان مراکز پارامغناطیس حجمی، پارامغناطیس سطحی و دیامغناطیس سطحی شناخته می‌شوند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی