Office of Academic Resources
Chulalongkorn University
Chulalongkorn University

Home / Help

TitleSynthesis of carbon nanotube-tungsten oxide composite for carbon dioxide sensing application / Siriporn Monchayapisut = การสังเคราะห์วัสดุประกอบแต่งของคาร์บอนนาโนทิวบ์และทังสเตนออกไซด์ สาหรับประยุกต์ใช้เป็นเซนเซอร์ตรวจวัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
Author ศิริพร มนชยาพิสุทธิ์
Imprint 2011
Connect tohttp://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/22714
Descript xiv, 97 leaves : ill

SUMMARY

For employing as sensing materials, multi-walled carbon nanotubes-tungsten oxide (MWCNT-WO₃) composites were synthesized by using acid precipitation method following by calcination under air atmospheres. The research procedure was divided into 3 steps including investigation of WO₃ synthesis, synthesis of MWCNT-WO₃ composites, and investigation of gas sensing ability of as-prepared sensing materials. In the step of synthesis of tungsten oxide nanoparticles, it was found that the suitable condition with the highest percent yield of 71.4% was obtained from precipitation of 5.3 mM tungsten salt and 10 M nitric acid at 80°C for 30 min and then calcine at 400°C for 1 hour. In the second step, MWCNT-WO3 composites were then synthesized with different mass ratio of MWCNTs to tungsten salt according to the suitable precipitation and calcination condition. The actual mass ratio (MWCNTs: WO₃) is in a range of 0.4:100 to 8.5:100. In the last step, three sensing materials including WO₃ nanoparticles, MWCNT-WO₃ composites, pristine MWCNTs were employed to prepare in-house fabricated thick film gas sensors by facile drop coating method. Sensing ability of all fabricated sensor were tested by exposure to CO₂ with concentration of 500 ppm at room temperature to 200°C. Gas sensors prepared from WO₃ calcined at 400°C would exhibit higher sensitivity to CO₂ than that calcined at 300 °C or 600°C. For the composites as sensing materials, the fabricated sensor with the smallest ratio of MWCNTs to WO₃ (0.4:100) could provide three times sensitivity higher than the sensors prepared from WO₃ nanoparticles. With the optimum ratio of MWCNTs to WO₃ (1.5:100), the sensors could also respond to CO₂ at the lowest operating temperature of 50°C with high sensitivity of 41.0% and the shortest response time of 19.1 seconds. It means that the operating temperature could be reduced four times from 200°C to 50°C when the composites at this ratio (1.5:100) were used instead of WO₃ nanoparticles.
วัสดุประกอบแต่งของคาร์บอนนาโนทิวบ์และทังสเตนออกไซด์เพื่อใช้สำหรับตรวจวัดก๊าซ ได้ถูกสังเคราะห์ขึ้นโดยวิธีตกตะกอนด้วยกรดตามด้วยการเผาภายใต้บรรยากาศของอากาศ กระบวนการทำวิจัยแบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอนคือ การศึกษาการสังเคราะห์ทังสเตนออกไซด์ การสังเคราะห์วัสดุประกอบแต่งของคาร์บอนนาโนทิวบ์และทังสเตนออกไซด์ และการศึกษาความสามารถในการตอบสนองต่อก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของวัสดุที่เตรียมขึ้น ในขั้นตอนการสังเคราะห์ทังสเตนออกไซด์ พบว่าสภาวะที่เหมาะสมในการสังเคราะห์ที่ให้ร้อยละผลได้สูงสุดเท่ากับ 71.4 คือ ความเข้มข้นของเกลือทังสเตนเท่ากับ 5.3 มิลลิโมลาร์ และความเข้มข้นของกรดไนตริกเท่ากับ 10 โมลาร์ ที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 30 นาที และเผาที่อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ในขั้นตอนที่สอง วัสดุประกอบแต่งของคาร์บอนนาโนทิวบ์และทังสเตนออกไซด์ ถูกสังเคราะห์ที่สัดส่วนโดยมวลที่แตกต่างกัน โดยใช้สภาวะการสังเคราะห์ที่เหมาะสมดังกล่าว สัดส่วนของคาร์บอนนาโนทิวบ์ต่อทังสเตนออกไซด์ที่สังเคราะห์อยู่ในช่วง 0.4:100-8.5:100 ในขั้นตอนสุดท้ายวัสดุตอบสนองต่อก๊าซทั้ง 3 ชนิดคือ ทังสเตนออกไซด์ วัสดุประกอบแต่ง และคาร์บอนนาโนทิวบ์ ถูกใช้เตรียมตัวตรวจวัดก๊าซแบบฟิล์มหนาที่เตรียมขึ้นได้เอง โดยใช้วิธีการหยดและเคลือบอย่างง่าย ความสามารถในการตอบสนองต่อก๊าซของตัวตรวจวัดก๊าซทั้งหมด ถูกทดสอบโดยใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีความเข้มข้น 500 ส่วนในล้านส่วน จากอุณหภูมิห้องจนถึงอุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียส
ตัวตรวจวัดก๊าซที่เตรียมจากทังสเตนออกไซด์ที่เผาที่อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส แสดงความไวต่อการตอบสนองมากกว่าตัวตรวจวัดก๊าซที่เตรียมจากทังสเตนออกไซด์ที่เผาที่อุณหภูมิ 300 และ 600 องศาเซลเซียส สำหรับวัสดุประกอบแต่ง ตัวตรวจวัดก๊าซที่เตรียมขึ้นด้วยสัดส่วนคาร์บอนนาโนทิวบ์ต่อทังสเตนออกไซด์น้อยที่สุดคือ 0.4:100 มีความไวต่อการตอบสนองสูงเป็น 3 เท่าของตัวตรวจวัดก๊าซที่เตรียมจากทังสเตนออกไซด์ ด้วยสัดส่วนคาร์บอนนาโนทิวบ์ต่อทังสเตนออกไซด์ที่เหมาะสมคือ 1.5:100 พบว่าตัวตรวจวัดก๊าซที่เตรียมขึ้นตอบสนองต่อก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ที่อุณหภูมิต่ำสุด 50 องศาเซลเซียส โดยมีความไวต่อการตอบสนองสูงถึงร้อยละ 41.0 และเวลาต่อการตอบสนองที่น้อยที่สุด 19.1 วินาที แสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิในการตรวจวัดก๊าซสามารถลดลงได้ถึง 4 เท่า จาก 200 องศาเซลเซียส เป็น 50 องศาเซลเซียส เมื่อใช้วัสดุประกอบแต่งสัดส่วนดังกล่าว แทนการใช้ทังสเตนออกไซด์อย่างเดียว


Composite materials Nanotubes Carbon Tungsten oxides Gas detectors Carbon dioxide วัสดุเชิงประกอบ ท่อนาโน คาร์บอน ทังสะเตนออกไซด์ อุปกรณ์ตรวจจับก๊าซ คาร์บอนไดออกไซด์



Location



Office of Academic Resources, Chulalongkorn University, Phayathai Rd. Pathumwan Bangkok 10330 Thailand

Contact Us

Tel. 0-2218-2929,
0-2218-2927 (Library Service)
0-2218-2903 (Administrative Division)
Fax. 0-2215-3617, 0-2218-2907

Social Network

  line

facebook   instragram