NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẢM BIẾN KHÍ MONOXIT CACBON VÀ HYDROCACBON TRÊN CƠ SỞ VẬT LIỆU PEROVSKITE ABO3

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC VẬT LIỆU HỒ TRƯỜNG GIANG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẢM BIẾN KHÍ MONOXIT CACBON VÀ HYDROCACBON TRÊN CƠ SỞ VẬT LIỆU PEROVSKITE ABO3 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội, 2012 VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẢM BIẾN KHÍ MONOXIT CACBON VÀ HYDROCACBON TRÊN CƠ SỞ VẬT LIỆU PEROVSKITE ABO3 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Chuyên ngành: Khoa học Vật liệu Mã số: 62.44.50.01 Nghiên cứu sinh: Hồ Trường Giang Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Ngọc Toàn GS TS Phan Hồng Khôi LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Ngọc Toàn, người Thầy hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho thực luận án Thầy truyền dậy, bảo trao đổi kiến thức kinh nghiệm nghiên cứu khoa học công nghệ giúp cho trình thực luận án Tôi xin cảm ơn sâu sắc GS.TS Phan Hồng Khôi hướng dẫn, giúp đỡ động viên suốt trình thực luận án Đặc biệt, Thầy góp ý trao đổi cho trình bày hoàn thiện luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn tới TS Hoàng Cao Dũng, TS Đỗ Thị Anh Thư, NCS Nguyễn Sỹ Hiếu, ThS Phạm Quang Ngân, ThS Giang Hồng Thái, KS Hà Thái Duy, CN Đỗ Thị Thu học viên thực luận án Phòng Cảm Biến Thiết Bị Đo Khí – Viện Khoa Học Vật Liệu, người động viên, giúp đỡ, đóng góp ý kiến thảo luận khoa học vấn đề liên quan đến thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn cán thuộc Bộ phận đào tạo Viện Khoa Học Vật Liệu giúp đỡ trình hoàn thiện thủ tục bảo vệ luận án Tôi xin cảm ơn nguồn kinh phí phục vụ cho nghiên cứu từ đề tài cấp Viện Khoa Học Vật Liệu, đề tài cấp Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam, đề tài sở Khoa Học Công Nghệ Tp Hồ Chí Minh, đề tài sở Khoa Học Công Nghệ Hà Nội đề tài cấp nhà nước Ngoài ra, xin cảm ơn sở thử nghiệm, sử dụng, đánh giá phản hồi thiết bị đo khí CO HC Cuối cùng, xin cảm ơn tới bố, mẹ, vợ, gái, người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp mong mỏi, động viên tạo điều kiện thuận lợi để thực luận án này! Hà Nội, ngày tháng Tác giả Hồ Trường Giang năm 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Ngọc Toàn GS.TS Phan Hồng Khôi Hầu hết số liệu, kết nêu luận án trích dẫn lại từ báo hội nghị khoa học, báo công bố cộng Các số liệu, kết nghiên cứu trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Cảm biến khí 1.1.1 Giới thiệu 1.1.2 Cảm biến khí CO sở độ dẫn điện 1.1.2.1 Nguyên lý cấu tạo 1.1.2.2 Các tham số ảnh hưởng tới tính chất nhạy khí 11 1.1.2.2.1 Điện cực 11 1.1.2.2.2 Cấu trúc lớp nhạy khí 16 1.1.2.2.3 Đế 21 1.1.3 Cảm biến khí nhiệt xúc tác 22 1.1.3.1 Nguyên lý cấu tạo 22 1.1.3.2 Các tham số ảnh hưởng đến cảm biến khí nhiệt xúc tác 24 1.2 Vật liệu nhạy khí oxit kim loại 24 1.2.1 Tính chất nhạy khí vật liệu bán dẫn 24 1.2.2 Tính chất nhạy khí phụ thuộc vào cấu hình điện tử ion kim loại 25 1.2.3 Tính chất nhạy khí oxit kim loại theo tính chất dẫn điện 26 1.2.4 Tổng quan vật liệu nhạy khí có cấu trúc kiểu perovskite 28 1.2.4.1 Giới thiệu 28 1.2.4.2 Cấu trúc tinh thể 29 1.2.4.3 Tính chất dẫn điện 32 1.2.4.4 Tính chất hấp phụ khí 35 1.2.4.5 Tính chất bề mặt độ xốp 37 1.2.4.6 Tính ổn định 39 1.2.4.7 Tính chất xúc tác 41 1.2.4.8 Cảm biến khí sở vật liệu perovskite 42 1.3 Kết luận chương I 44 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 46 2.1 Vật liệu nhạy khí 46 2.2 Chế tạo cảm biến khí kiểu độ dẫn điện 46 2.3 Xây dựng hệ phân tích tính chất nhạy khí 50 2.4 Phương pháp thực nghiệm đo điện trở lớp màng nhạy khí 53 2.4.1 Kỹ thuật đo điện trở dựa nguồn dòng 53 2.4.2 Kỹ thuật đo điện trở dựa nguồn 53 2.5 Tham số độ nhạy 54 2.6 Kết luận chương II 54 CHƯƠNG III: KHẢO SÁT TÍNH CHẤT NHẠY KHÍ CỦA OXIT PEROVSKITE ĐẤT HIẾM KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP 3d 55 3.1 Điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường không khí 55 3.2 Tính chất nhạy khí CO HC 57 3.3 Tính ổn định cảm biến LaFe1-xCoxO3 LnFeO3 76 3.4 Kết luận chương III 79 CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẢM BIẾN ỨNG DỤNG CHO THIẾT BỊ ĐO KHÍ CO VÀ HC 81 4.1 Nghiên cứu chế tạo cảm biến khí CO 83 4.1.1 Nồng độ khí CO môi trường không khí 83 4.1.2 Thiết kế cảm biến khí CO 85 4.1.3 Đặc trưng I-V cảm biến CO sở LaFe0,9Co0,1O3 86 4.1.4 Độ ổn định độ già hóa 88 4.1.5 Độ chọn lọc 91 4.1.6 Thời gian hồi đáp 94 4.2 Nghiên cứu chế tạo cảm biến khí HC 96 4.2.1 Cấu tạo cảm biến nhiệt xúc tác kiểu pellistor 97 4.2.2 Đặc trưng nhạy khí HC cảm biến nhiệt xúc tác kiểu Pellistor 99 4.3 Thiết bị đo cảnh báo nồng độ khí CO HC 103 4.4 Kết luận chương IV 108 KẾT LUẬN CHUNG 109 CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 PHỤ LỤC 124 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Ưu nhược điểm của số loại cảm biến khí [2] Bảng 1.2: Độ rộng vùng cấm số vật liệu bán dẫn 27 Bảng 1.3: Tổng hợp thông số mạng tinh thể, kích thước hạt thừa số dung hạn LnFeO3 [111] 31 Bảng 1.4: Hằng số mạng kích thước tinh thể LaFe1-xCoxO3 [53] .38 Bảng 4.1: Nồng độ khí CO ảnh hưởng đến sức khỏe người [155] .84 Bảng 4.2: Vật liệu điện cực lớp nhạy khí cấu trúc cảm biến CO 86 Bảng 4.3: Bảng so sánh thông số cảm biến khí CO chế tạo với cảm biến khí TGS-2442 96 Bảng 4.4: So sánh thông số cảm biến nhiệt xúc tác khí HC chế tạo với cảm biến TGS-8610 .103 Bảng 4.5: Bảng tổng hợp thông số kỹ thuật thiết bị đo khí CO HC chế tạo 107 DANH MỤC HÌNH VẼ 10 Hình 1.1: Cấu trúc lượng từ bề mặt vào khối tinh thể bán dẫn loại n [1] .8 11 Hình 1.2: Mô hình minh họa oxy hấp phụ hàng rào lượng qVS hạt tinh thể oxit bán dẫn loại n 12 Hình 1.3: Các trình tương tác oxit kim loại khí vùng nhiệt độ hoạt động khác [5] 10 13 Hình 1.4: Cấu hình cảm biến khí sở độ dẫn điện 11 14 Hình 1.5: Một số dạng cấu trúc điện cực lớp nhạy khí cảm biến độ dẫn điện [12] 12 15 Hình 1.6: Tính chất hấp phụ oxy vùng tiếp giáp điện cực vật liệu oxit [13] 13 16 Hình 1.7: Vùng Spillover cấu trúc cảm biến khí độ dẫn [13] 13 17 Hình 1.8: Mối liên hệ khoảng cách điện cực kích thước hạt ảnh hưởng đến độ nhạy khí cảm biến [13] 14 18 Hình 1.9: Hiện tượng đứt gẫy màng dầy [20, 21] 16 19 Hình 1.10: Ảnh SEM bề mặt màng nhạy khí SnO2 [38] 19 20 Hình 1.11: Mô hình điện trở lớp màng nhạy khí [39] .19 21 Hình 1.12: Nồng độ chất xúc tác ảnh hưởng lên tính dẫn điện lớp nhạy khí oxit kim loại [39] 20 22 Hình 1.13: Lớp chuyển tiếp lớp vật liệu nhạy khí đế [39] 21 23 Hình 1.14: Cấu trúc cảm biến nhiệt xúc tác 22 24 Hình 1.15: Đặc tuyến điện áp tín hiệu phụ thuộc vào nồng độ khí cháy cảm biến nhiệt xúc tác [61] .23 25 Hình 1.16: Cấu trúc tính thể vật liệu ABO3 (a,b) méo mạng tinh thể (c) 30 26 Hình 1.17: Giản đồ nhiễu xạ tia X hệ mẫu LnFeO3 [111] 31 27 Hình 1.18: Giản đồ nhiễu xạ tia X hệ LaFe1-xCoxO3 [111] 32 28 Hình 1.19: Các mức lượng điện tử cấu trúc perovskite [112] 33 29 Hình 1.20: Điện trở hệ vật liệu La1-xBaxFeO3 phụ thuộc vào nhiệt độ [44] 34 30 Hình 1.21: Độ dẫn điện NdFe1-xCoxO3 phụ thuộc vào nhiệt độ [55] 34 31 Hình 1.22: Lượng oxy hấp phụ (chấm tròn rỗng) lượng hấp phụ oxy thuận nghịch (chấm tròn đặc) hệ vật liệu LaMO3 [118] 35 32 Hình 1.23: Phổ XPS hệ vật liệu LnFeO3 [120] 36 33 Hình 1.24: Ảnh SEM mẫu bột LaFe0,8Co0,2O3 có độ đồng cao tổng hợp phương pháp sol-gel citrate [111] .38 34 Hình 1.25: Sự thay đổi khối lượng (ΔW/W) cấu tạo LaMO3 môi trường khí khử 1000 oC áp suất 105 Pa [128] 40 35 Hình 2.1: Cấu trúc điện cực lớp màng nhạy khí cảm biến độ dẫn điện 47 36 Hình 2.2: Quy trình chế tạo cảm biến độ dẫn điện phương pháp in lưới 48 37 Hình 2.3: Ảnh SEM chụp mẫu bột LaFeO3 (a) bề mặt lớp màng nhạy khí LaFeO3 sau cảm biến hoàn thiện (b) .48 38 Hình 2.4: Ảnh SEM chụp cắt ngang lớp màng nhạy khí đế Al2O3 49 39 Hình 2.5: Ảnh chụp điện cực Pt (a) bếp vi nhiệt (b) đế mặt đế Al2O3 49 40 Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý hệ phân tích tính chất nhạy khí theo phương pháp trộn thể tích .51 41 Hình 2.7: Ảnh hệ phân tích tính chất nhạy khí 52 42 Hình 2.8: Mạch điện đo điện trở lớp màng nhạy khí dựa nguồn dòng 53 43 Hình 2.9: Mạch điện đo điện trở lớp màng nhạy khí dựa nguồn 53 44 Hình 3.1: Điện trở cảm biến LaFe1-xCoxO3 nhiệt độ khác môi trường không khí .55 45 Hình 3.2: Điện trở cảm biến LnFeO3 nhiệt độ khác môi trường không khí 56 46 Hình 3.3: Độ nhạy cảm biến LaFe1-xCoxO3 phụ thuộc vào nhiệt độ hoạt động 200 ppm CO 57 47 Hình 3.4: Độ nhạy cảm biến LnFeO3 phụ thuộc vào nhiệt độ hoạt động 200 ppm CO 58 48 Hình 3.5: Điện trở cảm biến LaFe1-xCoxO3 đáp ứng theo nồng độ khí CO nhiệt độ 150 oC (trên) 180 oC (dưới) 60 49 Hình 3.6: Độ nhạy cảm biến LaFe1-xCoxO3 phụ thuộc vào nồng độ khí CO nhiệt độ 180 oC 61 50 Hình 3.7: Điện trở (trên) độ nhạy (dưới) cảm biến LnFeO3 phụ thuộc vào nồng độ khí CO 180 oC .62 51 Hình 3.8: Điện trở cảm biến LaFe1-xCoxO3 hồi đáp 200 ppm CO nhiệt độ hoạt động 160 oC (trên) 200 oC (dưới) 63 52 Hình 3.9: Điện trở cảm biến LnFeO3 hồi đáp 200 ppm CO nhiệt độ hoạt động 160 oC (trên) 200 oC (dưới) 64 53 Hình 3.10: Thời gian đáp ứng T90 cảm biến LaFe1-xCoxO3 (trên) LnFeO3 (dưới) nhiệt độ khác 200 ppm khí CO 65 54 Hình 3.11: Độ nhạy cảm biến LaFe1-xCoxO3 nhiệt độ khác 200 ppm tương ứng từ xuống với khí CH4, C3H8 C6H14 .67 55 Hình 3.12: Độ nhạy cảm biến LaFe1-xCoxO3 phụ thuộc nồng độ khí C3H8 (trái) C6H14 (phải) nhiệt độ hoạt động 230 oC 68 56 Hình 3.13: Độ nhạy cảm biến LnFeO3 nhiệt độ hoạt động khác 200 ppm tương ứng từ xuống với khí CH4, C3H8 C6H14 .69 57 Hình 3.14: Điện trở cảm biến LnFeO3 đáp ứng theo nồng độ khí C6H14 200 oC (trên) C3H8 230 oC (dưới) 71 58 Hình 3.15: Các đường độ nhạy cảm biến LnFeO3 phụ thuộc nồng độ khí CH4, C3H8 C6H14 200 oC 72 59 Hình 3.16: Điện trở hồi đáp nhiệt độ 230 oC (trên) thời gian hồi đáp T90 nhiệt độ khác (dưới) cảm biến LnFeO3 200 ppm khí C6H14 73 60 Hình 3.17: Độ nhạy cảm biến LaFe0,9Co0,1O3, LaFeO3, NdFeO3 SmFeO3 nhiệt độ hoạt động khác 200 ppm khí CO, CH4, C3H8 C6H14 74 61 Hình 3.18: Độ nhạy cảm biến LaFe1-xCoxO3 (trên) LnFeO3 (dưới) phụ thuộc theo thứ tự số lần lấy mẫu 77 62 Hình 4.1: Cấu trúc cảm biến khí CO sở lớp nhạy khí LaFe0,9Co0,1O3 .86 63 Hình 4.2: Các đường đặc trưng I-V cảm biến tương ứng từ xuống nhiệt độ hoạt động 90, 130 180 oC môi trường không khí 87 64 Hình 4.3: Điện trở cảm biến Pt-LFC1 Pt-LFC8-LFC1 thay đổi theo thời gian hoạt động nhiệt độ 150 oC 90 65 Hình 4.4: Cảm biến khí CO cấu trúc lọc than hoạt tính .92 66 Hình 4.5: Ảnh hưởng chiều cao lớp lọc than hoạt tính tới độ nhạy cảm biến PtLFC8-LFC1 số khí khử nhiệt độ hoạt động 150 oC 93 67 Hình 4.6: Độ nhạy cảm biến CO (Pt-LFC8-LFC1) khí khác nhiệt độ hoạt động 150 oC có lọc than hoạt tính 93 68 Hình 4.7: Điện trở cảm biến Pt-LFC8-LFC1 hồi đáp 150 ppm CO nhiệt độ hoạt động 90, 150 180 oC 95 69 Hình 4.8: Cấu trúc phận nhạy khí cảm biến nhiệt xúc tác .98 70 Hình 4.9: Ảnh chụp cảm biến nhiệt xúc tác HC 98 71 Hình 4.10: Mạch cầu Wheatstone dùng cảm biến nhiệt xúc tác 99 72 Hình 4.11: Điện áp Vout cảm biến nhiệt xúc tác SmFeO3 phụ thuộc vào điện áp nguồn Vcc .100 73 Hình 4.12: Điện áp Vout cảm biến nhiệt xúc tác SmFeO3 phụ thuộc vào nồng độ khí HC .100 74 Hình 4.13: Đường đặc trưng hồi đáp cảm biến nhiệt xúc tác SmFeO3 1% khí C3H8 điện áp nguồn Vcc khác 101 75 Hình 4.14: Độ ổn định điện áp Vout cảm biến nhiệt xúc tác SmFeO3 đo không khí 1% C3H8 102 76 Hình 4.15: Sơ đồ khối thiết bị đo khí 104 77 Hình 4.16: Sơ đồ mạch điện tương đương lấy tín hiệu cảm biến thiết bị đo khí CO 105 78 Hình 4.17: Sơ Sơ đồ mạch điện tương đương lấy tín hiệu cảm biến thiết bị đo khí HC .106 79 Hình 4.18: Ảnh chụp thiết bị đo cảnh báo nồng độ khí CO HC 106 CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ [1] Ho Truong Giang, Ha Thai Duy, Pham Quang Ngan, Giang Hong Thai, Do Thi Anh Thu, Do Thi Thu, Nguyen Ngoc Toan, Hydrocarbons gas sensing of nanocystalline perovskite oxides LnFeO3 (Ln = La, Nd and Sm), Sensors and Actuators B, 158, 246-251 (2011) [2] Ho Truong Giang, Ha Thai Duy, Pham Quang Ngan, Giang Hong Thai, Do Thi Anh Thu, Nguyen Ngoc Toan, Nanosized perovskite oxide NdFeO3 as material for a carbon-monoxide catalytic gas sensor, Adv Nat Sci: Nanosci Nanotechnol., 2, 015012 (2011) [3] Hồ Trường Giang, Đỗ Thị Anh Thư, Giang Hồng Thái, Phạm Quang Ngân, Hoàng Cao Dũng Nguyễn Ngọc Toàn, Cảm biến khí Carbon monoxide (CO) sở vật liệu LaFe1-xCoxO3, Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS-2009) - Đà Nẵng 8-10/11, 698-701 (2009) [4] Nguyễn Ngọc Toàn, Hồ Trường Giang, Đỗ Thị Anh Thư, Giang Hồng Thái, Phạm Quang Ngân, Hoàng Cao Dũng, Nghiên cứu tính chất nhạy khí oxit perovskit phát triển ứng dụng, Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS-2009) - Đà Nẵng 8-10/11, 975-980 (2009) [5] Ho Truong Giang, Giang Hong Thai, Do Thi Anh Thu, Nguyen Sy Hieu, Phan Hong Khoi, and Nguyen Ngoc Toan, CO Gas sensor base on Nano-crystalline Perovskite compounds ABO3, Proc of ICMAT 2007, 1-6/7, Singapore, CD-014 (2007) [6] Ho Truong Giang, Giang Hong Thai, Do Thi Anh Thu, Nguyen Sy Hieu, Phan Hong Khoi, Nguyen Thi Anh Minh and Nguyen Ngoc Toan, Study Gas Selectivity and Stability of CO/HC Sensor on basic of Perovskite oxides ABO3, Proc of ICCE-15, 14-21/7, Hainan Island, China, CD-A-18-19 (2007) MỘT SỐ CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN [7] Đỗ Thị Anh Thư, Hồ Trường Giang, Đỗ Hùng Mạnh Nguyễn Ngọc Toàn, Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu nhạy khí LaFeO3 phương pháp Solgel tạo phức ứng dụng cảm biến nhạy cồn, Tạp chí Khoa học Công nghệ Trường ĐH KHTN-ĐH QG Hà nội, 26, 36-43 (2010) [8] Hồ Trường Giang, Đỗ Thị Anh Thư, Giang Hồng Thái, Phạm Quang Ngân, Hoàng Cao Dũng Nguyễn Ngọc Toàn, Nghiên cứu chế tạo tính chất nhạy khí Hydro vật liệu nano ZnO pha tạp Pd, Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS-2009) - Đà Nẵng 8-10/11, 923-927 (2009) [9] Do Thi Anh Thu, Ho Truong Giang, Giang Hong Thai, Nguyen Sy Hieu and Nguyen Ngọc Toan, Ethanol sensing properties of LnFe0,6Co0,4O3 (Ln=La, Nd, Sm and Gd) perovskite oxides, Proceedings of the Eleventh Vietnamese-German Seminar on Physics and Engineering, Nha Trang City, 109-112 (2008) [10] Nguyen Sy Hieu, Do Thi Anh Thu, Ho Truong Giang, Giang Hong Thai, and Nguyen Ngọc Toan, Semiconductor SrTi1-xFexO3 perovskite oxides as oxygen sensing materials, Proc of ICMAT 2007, 1-6/7, Singapore, CD-023 (2007) 110 [11] Do Thi Anh Thu, Ho Truong Giang, Giang Hong Thai, Nguyen Sy Hieu and Nguyen Ngọc Toan, Influence of B element on ethanol sensing property of LaBO3 (B=Mn, Fe, Co and Ni) perovskite oxides, Proceedings of the Eleventh Vietnamese-German Seminar on Physics and Engineering, Nha Trang City, 97101 (2008) [12] Nguyen Sy Hieu, Do Thi Anh Thu, Ho Truong Giang, Giang Hong Thai, and Nguyen Ngoc Toan, Oxygen sensor on Nano-crystalline Perovskite Oxide SrTi0,65Fe0,35O3, Proc of ICCE-15, 14-21/7, Hainan Island, China, CD-A-12-13 (2007) [13] Đỗ Thị Anh Thư, Nguyễn Xuân Nghĩa, Nguyễn Thị Anh Minh, Hồ Trường Giang, Giang Hồng Thái, Nguyễn Sĩ Hiếu Nguyễn Ngọc Toàn, Nghiên cứu vi cấu trúc hệ vật liệu LaFe1-xCoxO3-σ (với 0≤x≤1), Tuyển tập báo cáo Hội nghị Vật lý Chất rắn Toàn quốc lần thứ 5, Vũng tàu 12-14/11, 257-260 (2007) [14] Đỗ Thị Anh Thư, Nguyễn Thị Anh Minh, Hồ Trường Giang, Giang Hồng Thái, Nguyễn Sĩ Hiếu Nguyễn Ngọc Toàn, Ảnh hưởng ion Co3+ hợp chất LaFe1-xCoxO3-σ (với 0≤x≤1), Tuyển tập báo cáo Hội nghị Vật lý Chất rắn Toàn quốc lần thứ 5, Vũng tàu 12-14/11, 731-734 (2007) 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 11 12 13 14 15 16 17 Madou M.J., Morrison S.R., Chemical Sensing with Solid State Devices 1989, Academic Press, New York Hubert T., Boon-Brett L., Black G., Banach U., (2011), "Hydrogen sensorsA review", Sensors and Actuators B 157, pp 329-352 Capone S., Forleo A., Francioso L., Rella R., Siciliano P., Spadavecchia J., Presicce D.S., Taurino A.M., (2003), "Solid state gas sensor: State of the art and future activities", Journal of Optoelectronics and Advanced Materials 5, pp 1335-1348 Mandelis A., Christofides C 1993, Wiley, New York Korotcenkov G., (2007), "Metal oxides for solid-state gas sensors: What determines our choice ?", Materials Science and Engineering B 139, pp 123 Hieu N.V., Duc N.A.P., Trung T., Tuan M.A., Chien N.D., (2010), "Gassensing properties of tin oxide doped with metal oxides and carbon nanotubes: A competitive sensor for ethanol and liquid petroleum gas", Sensors and Actuators B 144, pp 450-456 Hieu N.V., Thuy L.T.B., Chien N.D., (2008), "Highly sensitive thin film NH3 gas sensor operating at room temperature based on SnO2/MWCNTs composite", Sensors and Actuators B 129, pp 888-895 Quy N.V., Minh V.A., Luan N.V., Hung V.N., Hieu N.V., (2011), "Gas sensing properties at room temperature of a quartz crystal microbalance coated with ZnO nanorods", Sensors and Actuators B 153, pp 188-193 Lantto V., Saukko S., Toan N.N., Reyes L.F., Granqvist C.G., (2004), "Gas Sensing with Perovskite-like Oxides Having ABO3 and BO3 Structures", Journal of Electroceramics 13, pp 721-726 Toan N.N., Saukko S., Lantto V., (2003), "Gas sensing with semiconducting perovskite oxide LaFeO3", Physica B 327, pp 279-282 http://www.vielina.com/vn/home/ Toohey M.J., (2005), "Electrodes for nanodot-based gas sensors ", Sensors and Actuators B 105, pp 232-250 Korotcenkov G., (2008), "The role of morphology and crystallographic structure of metal oxides in response of conductometric-type gas sensors", Materials Science and Engineering 61, pp 1-39 Gourari H., Lumbreras M., Landschoot R.V., Schoonman J., (1999), "Electrode nature effects on stannic oxide type layers prepared by electrostatic spray deposition", Sensors and Actuators B 58, pp 365-369 Shimuzu Y., Maekawa T., Nakamura T., Egashira M., (1998), "Effects of gas diffusivity and reactivity on sensing properties of thick film SnO2-based sensors ", Sensors and Actuators B 46, pp 163-168 Tamaki J., Miyaji A., Makinodan J., Ogura S., Konishi S., (2005), "Effect of micro-gap electrode on detection of dilute NO2 using WO3 thin film microsensors", Sensors and Actuators B 108, pp 202–206 Capone S., Siciliano P., Quaranta F., Rella R., Epifani M., Vasanelli L., (2001), "Moisture influence and geometry effect of Au and Pt electrodes on 112 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 CO sensing response of SnO2 microsensors based on sol-gel thin film", Sensors and Actuators B 77, pp 503-511 Yan G., Tang Z., Chan P.C.H., Sin J.K.O., Hsing I.M., Wang Y., (2002), "An experimental study on high-temperature metallization for microhotplate-based integrated gas sensors", Sensors and Actuators B 86, pp 111 Korotcenkov G., Brinzari V., Cerneavschi A., Ivanov M., Golovanov V., Cornet A., Morante J., Cabot A., Arbiol J., (2004), "The influence of film structure on In2O3 gas response", Thin Solid Films 460, pp 315-323 Korotcenkov G., Boris I., Brinzari V., Luchkovsky Y., Karlotsky G., Golovanov V., Cornet A., Rossinyol E., Rodriguez J., Cirera A., (2004), "Gas-sensing characteristics of one-electrode gas sensors based on doped In2O3 ceramics", Sensors and Actuators B 103 (1-2), pp 13-22 Sakai G., Baik N.S., Miura N., Yamazoe N., (2001), "Gas Sensing Properties of Tin Oxide Thin Films Fabricated from Hydrotheermally Treated Nanoparticles, Dependence of CO and H2 Response on Film Thickness", Sensors and Actuators B 77, pp 116-121 Laluze R., Bui N., Pijolat C., (1984), "Interpretation of the electrical properties of a SnO2 gas sensor after treatment with sulfur dioxide", Sensors and Actuators 6, pp 119-125 Korotchenkov G., Brynzari V., Dmitriev S., (1999), "SnO2 films for thin film gas sensor design", Materials Science and Engineering B 63 (3), pp 195-204 Korotchenkov G., Brynzari V., Dmitriev S., (1999), "Semiconductor metaloxide hydrocarbon gas sensors", Sensors and Actuators B 54, pp 202209 Bose A.C., Thangadurai P., Ramasamy S., (2006), "Grain size dependent electrical studies on nanocrystalline SnO2", Materials Chemistry and Physics 95, pp 72-78 Kaur M., Gupta S.K., Betty C.A., Saxena V., Katti V.R., Gadkari S.C., Yakhmi J.V., (2005), "Detection of reducing gases by SnO2 thin films: an impedance spectroscopy study", Sensors and Actuators B 107, pp 360-365 Xu C., Tamaki J., Miura N., Yamazoe N., (1991), "Grain size effects on gas sensitivity of porous SnO2-based elements", Sensors and Actuators B 3, pp 147-155 Korotcenkov G., (2005), "Gas response control through structural and chemical modification of metal oxide films: state of the art and approaches", Sensors and Actuators B 107 (1), pp 209-232 Williams G., Coles G.S.V., (1998), "Gas sensing properties of nanocrystalline metal oxide powders produced by a laser evaporation technique", Journal of Materials Chemistry 8, pp 1657-1664 Korotcenkov G., Brinzari V., Ivanov M., Cerneavschi A., Rodriguez J., Cirera A., Cornet A., Morante J., (2005), "Structural stability of indium oxide films deposited by spray pyrolysis during thermal annealing ", Thin Solid Films 479, pp 38-51 113 31 Shek C.H., Lai J.K.L., Lin G.M., (1999), "Investigation of interface defects in nanocrystalline SnO2 by positron annihilation", Journal of Physics and Chemistry of Solids 601, pp 189-193 32 Wei S., Yu Y., Zhou M., (2010), "CO gas sensing of Pd-doped ZnO nanofibers synthesized by electrospinning method", Materials Letters 64, pp 2284-2286 33 Ghimbeu C.M., Schoonman J., Lumbreras M., Siadat M., (2007), "Electrostatic spray deposited zinc oxide films for gas sensor applications", Applied Surface Science 253, pp 7483-7489 34 Shinde V.R., Gujar T.P., Lokhande C.D., (2007), "Enhanced response of porous ZnO nanobeads towards LPG: Effect of Pd sensitization", Sensors and Actuators B 123, pp 701-706 35 Li C., Yu Z.S., Fang S.M., Wang H.X., Gui Y.H., Xu J.Q., Chen R.F., Levasseur B., Kaliaguine S., (2008), "Fabrication and gas sensing property of honeycomb-like ZnO", Chinese Chemical Letters 19, pp 599-603 36 Yang Z., Li L.M., Wan Q., Liu Q.H., Wang T.H., (2008), "Highperformance ethanol sensing based on an aligned assembly of ZnO nanorods", Sensors and Actuators B 135, pp 57-60 37 Ahn M.W., Park K.S., Heo J.H., Kim D.W., ChoI K.J., Park J.G., (2009), "On-chip fabrication of ZnO-nanowire gas sensor with high gas sensitivity", Sensors and Actuators B 138, pp 168-173 38 Brinzari V., Korotcenkov G., Schwank J., Lantto V., Saukko S., Golovanov V., (2002), "Morphological rank of nano-scale tin dioxide films deposited by spray pyrolysis from SnCl4·5H2O water solution", Thin Solid Films 408 (1/2), pp 51-58 39 Korotcenkov G., (2005), "Gas response control through structural and chemical modification of metal oxide films: state of the art and approaches", Sensors and Actuators B 107, pp 209-232 40 Yamazoe N., Kurokawa Y., Seiyama T., (1983), "Effects of additives on semiconductor gas sensors", Sensors and Actuators 4, pp 283-289 41 Chai Y.L., Ray D.T., Chen G.J., Chang Y.H., (2002), "Synthesis of La0.8Sr0.2Co0.5Ni0.5O3-d thin films for high sensitivity CO sensing material using the Pechini process", Journal of Alloys and Compounds 333, pp 147153 42 Suo H., Wu F., Wang Q., Liu G., Qiu F., Xu B., Zhao M., (1997), "Study on ethanol sensitivity of nanocrystalline La0.7Sr0.3FeO3-based gas sensor", Sensors and Actuators B 45, pp 245-249 43 Chiu C.M., Chang Y.H., (1999), "The structure, electrical and sensing properties for CO of the La0.8Sr0.2Co1-xNixO3 system", Materials Science and Engineering A 266, pp 93-98 44 Sun L., Qin H., Wang K., Zhao M., Hu J., (2011), "Structure and electrical properties of nanocrystalline La1−xBaxFeO3 for gas sensing application", Materials Chemistry and Physics 125, pp 305-308 45 Liu X., Cheng B., Hu J., Qin H., Jiang M., (2008), "Preparation, structure, resistance and methane-gas sensing properties of nominal La1−xMgxFeO3", Sensors and Actuators B 133, pp 340-344 114 46 Gong Z., Yin X., Hong L., (2009), "Modification of B-site doping of perovskite LaxSr1−xFe1−y−zCoyCrzO3−δ oxide by Mg2+ ion", Solid State Ionics 180, pp 1471-1477 47 Romer E.W.J., Nigge U., Schulte T., Wiemhofer H.D., Bouwmeester H.J.M., (2001), "Investigations towards the use of Gd0.7Ca0.3CoO3 as membrane in an exhaust gas sensor for NOx", Solid State Ionics 140, pp 97-103 48 Michel C.R., Mena E.L., Preciado A.H.M., Leon E.D., (2007), "Improvement of the gas sensing behavior in nanostructured Gd0.9Sr0.1CoO3 by addition of silver", Materials Science and Engineering B 141, pp 1-7 49 Jagtap S.V., Kadu A.V., Sangawar V.S., Manorama S.V., Chaudhari G.N., (2008), "H2S sensing characteristics of La0.7Pb0.3Fe0.4Ni0.6O3 based nanocrystalline thick film gas sensor", Sensors and Actuators B 131, pp 290-294 50 Kong L.B., Shen Y.S., (1996), "Gas-sensing property and mechanism of CaxLa1-xFeO3 ceramics", Sensors and Actuators B 30, pp 217-221 51 Eric L Brosha R.M., David R Brown, Fernando H Garzon, J.H Visser, M Zanini, Z Zhou, E.M Logothetis, (2000), "CO/HC sensors based on thin films of LaCoO and LaSrCoO metal oxides", Sensors and Actuators B 69, pp 171-182 52 Son P., Qin H., Liu X., Huang S., Zhang R., Hu J., Jiang M., (2006), "Structure, electrical and CO sensing properties of the La0.8Pb0.2Fe1-xCoxO3 system", Sensors and Actuators B 119, pp 415-418 53 Ge X., Liu Y., Liu X., (2001), "Preparation and gas-sensitive properties of LaFe1-yCoyO3 semiconducting materials", Sensors and Actuators B 79, pp 171-174 54 Chen L., Hu J., Fang S., Han Z., Zhao M., Wu Z., Liu X., Qin H., (2009), "Ethanol-sensing properties of SmFe1-xNixO3 perovskite oxides", Sensors and Actuators B 139, pp 407-410 55 Ru Z., Jifan H., Zhouxiang H., Ma Z., Zhanlei W., Yongjia Z., Hongwei Q., (2010), "Electrical and CO-sensing properties of NdFe1-xCoxO3 perovskite system", Journal of Rare Earths 28(4), pp 591-595 56 Zhao M., Peng H., Hu J., Han Z., (2008), "Effect of Cobalt doping on the microstructure, electrical and ethanol-sensing properties of SmFe1−xCoxO3", Sensors and Actuators B 129, pp 953-957 57 Song P., Qin H., Huang S., Liu X., Zhang R., Hu J., Jiang M., (2007), "Characteristics and sensing properties of La0.8Pb0.2Fe1−xNixO3 system for CO gas sensors", Materials Science and Engineering B 138, pp 193-197 58 Liu X., Hu J., Cheng B., Qin H., Jiang M., (2008), "Acetone gas sensing properties of SmFe1−xMgxO3 perovskite oxides", Sensors and Actuators B 134 pp 483-487 59 Vaz T., Salker A.V., (2007), "Preparation, characterization and catalytic CO oxidation studies on LaNi1−xCoxO3 system", Materials Science and Engineering B 143, pp 81-84 115 60 Firth J.G., Jones A., Jones T.A., (1973), "The principles of the detection of flammable atmospheres by catalytic devices", Combust Flame 20, pp 303311 61 Korotcenkov G., (2007), "Practical aspects in design of one-electrode semiconductor gas sensors: Status report", Sensors and Actuators B 121, pp 664-678 62 McBride J.R., Nietering K.E., Ellwood K.R., Nietering K.E., Ellwood K.R., (2001), "Design considerations for optimizing the sensitivity of catalytic calorimetric gas sensors: modeling and experimental results", Sensors and Actuators B 73, pp 163-173 63 Henrich V.E., Cox P.A 1994, Cambridge University Press, Cambridge 64 Cox P.A 1992, Clarendon Press, Oxford 65 Krilov O.V., Kisilev V.F 1981, Chemistry Press, Moscow p 288 66 Samsonov G.V 1973, New York 67 Kanazawa E., Sakai G., Shimanoe K., Kanmura Y., Teraoka Y., Miura N., Yamazoe N., (2001), "Metal oxide semiconductor N2O sensor for medical use", Sensors and Actuators B 77, pp 72-77 68 Levasseur B., Kaliaguine S., (2008), "Effect of the rare earth in the perovskite-type mixed oxides AMnO3 (A = Y, La, Pr, Sm, Dy) as catalysts in methanol oxidation", Journal of Solid State Chemistry 181, pp 29532963 69 Arakawa T., Ohara N., Kurachi H., Shikawa J., (1985), "Catalytic Oxidation of Methanol on LnCoO3 (Ln = La-Eu) Perovskite Oxides", Journal of Colloid and Interface Science 108(2), pp 191-203 70 Dai X., Yu C., Wu Q., (2008), "Comparison of LaFeO3, La0.8Sr0.2FeO3, and La0.8Sr0.2Fe0.9Co0.1O3 perovskite oxides as oxygen carrier for partial oxidation of methane", Journal of Natural Gas Chemistry 17, pp 415-418 71 Gopel W., (1996), "Ultimate limits in the miniaturization of chemical sensors", Sensors and Actuators A 56, pp 83-102 72 Pasierb P., (2006), "Application of Nasicon and YSZ for the construction of CO2 and SOx potentiometric gas sensors", Materials Science-Poland 24, pp 279-284 73 Masami Mori H.N., Yoshiteru Itagaki, Yoshihiko Sadaoka, Enrico Traversa, (2009), "Detection of sub-ppm level of VOCs based on a Pt/YSZ/Pt potentiometric oxygen sensor with reference air", Sensors and Actuators B 143, pp 56-61 74 Grillia M.L., Bartolomeoa E.D., Lunardia A., Chevalliera L., Cordinerb S., Traversaa E., (2005), "Planar non-nernstian electrochemical sensors: field test in the exhaust of a spark ignition engine", Sensors and Actuators B 108, pp 319-325 75 Bartolomeo E.D., Grilli M.L., (2005), "YSZ-based electrochemical sensors: From materials preparation to testing in the exhausts of an engine bench test", Journal of the European Ceramic Society 25, pp 2959-2964 76 Kindery W.D., Bowen H.K., Uhlmann D.R 1976, Wiley, New York 116 77 Gordon M.J., Gaur S., Kelkar S., Baldwin R.M., (1996), "Low temperature incineration of mixed wastes using bulk metal oxide catalysts ", Catalysis Today 28, pp 305-317 78 Chen Z., Lu C., (2005), "Humidity sensors: a review of materials and mechanisms", Sensor Letters 3, pp 274-295 79 Itagaki Y., Mori M., Hosoya Y., Aono H., Sadaoka Y., (2007), "O3 and NO2 sensing properties of SmFe1-xCoxO3 perovskite oxides", Sensors and Actuators B 122, pp 315-320 80 Malavasia L., Tealdia C., Flora G., Chiodellia G., Cervettoa V., Montenerob A., Borellab M., (2005), "NdCoO3 perovskite as possible candidate for CO-sensors: thin films synthesis and sensing properties", Sensors and Actuators B 105, pp 407-411 81 Liu X., Cheng B., Hu J., Qin H., Jiang M., (2008), "Semiconducting gas sensor for ethanol based on LaMgxFe1−xO3 nanocrystals", Sensors and Actuators B 129, pp 53-58 82 Hosoya Y., Itagaki Y., Aono H., Sadaoka Y., (2005), "Ozone detection in air using SmFeO3 gas sensor", Sensors and Actuators B 108, pp 198-201 83 Yoon J.W., Grilli M.L., Bartolomeo E.D., Polini R., Traversa E., (2001), "The NO2 response of solid electrolyte sensor made using nano-sized LaFeO3 electrode", Sensors and Actuators B 76, pp 483-488 84 Arakawa T., Takada K.I., Tsunemine Y., Shiokawa J., (1988), "Co gas sensitivities of reduced perovskite oxide LaCoO3", Sensors and Actuators 14, pp 215-221 85 Murade P.A., Sangawar V.S., Chaudhari G.N., Kapse V.D., Bajpeyee A.U., (2010), "Acetone gas-sensing performance of Sr-doped nanostructured LaFeO3 semiconductor prepared by citrate solegel route", Current Applied Physics, pp 1-6 86 P T Moseley, (1997), "Solid state gas sensors", Measurement Science and Technology 8, pp 223-237 87 Litzelman S.J., Rothschild A., Tuller H.L., (2005), "The electrical properties and stability of SrTi0.65Fe0.35O3−δ thin films for automotive oxygen sensor applications", Sensors and Actuators B 108, pp 231-237 88 Moos R., Rettig F., Hurland A., Plog C., (2003), "Temperature-independent resistive oxygen exhaust gas sensor for lean-burn engines in thick-film technology", Sensors and Actuators B 93, pp 43-50 89 Rothschild A., Litzelman S.J., Tuller H.L., Menesklou W., Schneider T., Tiffee E.I., (2005), "Temperature-independent resistive oxygen sensors based on SrTi1−xFexO3−δ solid solutions", Sensors and Actuators B 108, pp 223-230 90 Singh D.J., Mazin I.I., (2002), "Magnetism, Spin Fluctuations and Superconductivity in Perovskite Ruthenates", Lecture Notes in Physics 603, pp 256-270 91 Agostinelli J.A., Chen S., Braunstein G., (1991), "Cubic phase in the Y-BaCu-O system", Physical Review B 43, pp 11396-11399 92 Jiang S.P., Zhang S., Zhen Y.D., (2005), "A fast method for the investigation of the interaction between metallic interconnect and Sr-doped 117 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 LaMnO3 of solid oxide fuel cells ", Materials Science and Engineering B 119(1), pp 80-86 Gaur K., Verma S.C., Lal H.B., (1988), "Defects and electrical conduction in mixed lanthanum transition metal oxides", Journal of Materials Science 23, pp 1725-1728 Zhang L., Hu J., Song P., Qin H., Jiang M., (2006), "Electrical properties and ethanol-sensing characteristics of perovskite La1−xPbxFeO3", Sensors and Actuators B 114, pp 836-840 Kersch A., Fischer D., (2009), "Phase stability and dielectric constant of ABO3 perovskites from first principles", Journal of Applied Physics 106, pp 014105 Dutta A., Nishiguchi H., Takita Y., Ishihara T., (2005), "Amperometric hydrocarbon sensor using La(Sr)Ga(Fe)O3 solid electrolyte for monitoring in exhaust gas", Sensors and Actuators B 108, pp 368-373 Paik D.S., Park S.E., Shrout T.R., Hackenberger W., (1999), "Dielectric and piezoelectric properties of perovskite materials at cryogenic temperatures ", Journal of Materials Science 34, pp 469-473 Chau N., Cuong D.H., Tho N.D., Nhat H.N., Luong N.H., Cong B.T., (2003), "Large positive entropy change in several charge-ordering perovskites", Journal of Magnetism and Magnetic Materials 272-276, pp 1292-1294 Choudhury M.A.M.A., Akhter S., Minh D.L., Tho N.D., Chau N., (2004), "Large magnetic-entropy change above room temperature in the colossal magnetoresistance La0.7Sr0.3Mn1−xNixO3 materials", Journal of Magnetism and Magnetic Materials 272-276, pp 1295-1297 Salamon S.B., Jaime M., (2001), "The physics of manganites: Structure and transport", Reviews of Modern Physics 327(73), pp 583 - 628 Zhang G., Lin J., (2010), "Synthesis, electronic and magnetic properties of the double B mixed perovskite series La0.5Sr0.5Mn1−xFexO3", Journal of Alloys and Compounds 507, pp 47-52 Maignan A., Hebert S., Nguyen N., Pralong V., Pelloquin D., Caignaert V., (2006), "The SrCo1−yMnyO3−δ oxygen deficient perovskite: Competition between ferro and antiferromagnetis", Journal of Magnetism and Magnetic Materials 303, pp 197-203 Arakawa T., Ohara N., Kurachi H., Shiokawa J., (1985), "Catalytic Oxidation of Methanol on LnCoO3 (Ln = La-Eu) Perovskite Oxides", Journal of Colloid and Interface Science 108, pp 407-410 Gunasekaran N., Bakshi N., Alcock C.B., Carberry J.J., (1996), "Surface characterization and catalytic properties of perovskite type solid oxide solutions La0.8Sr0.2BO3, (B = Cr, Mn, Fe, Co or Y)", Solid State Ionics 83, pp 145-150 Tomoda M., Okano S., Itagaki Y., Aono H., Sadaoka Y., (2004), "Air quality prediction by using semiconducting gas sensor with newly fabricated SmFeO3 film", Sensors and Actuators B 97, pp 190-197 118 106 Carotta M.C., Martinelli G., Sadaoka Y., Nunziante P., Traversa E., (1998), "Gas-sensitive electrical properties of perovskite-type SmFeO3 thick films", Sensors and Actuators B 48, pp 270-276 107 Chen T., Zhou Z., Wang Y., (2009), "Surfactant CATB-assisted generation and gas-sensing characteristics of LnFeO3 (Ln = La, Sm, Eu) materials", Sensors and Actuators B 143, pp 124-131 108 Bai S., Shi B., Ma L., Yang P., Liu Z., Li D., Chen A., (2009), "Synthesis of LaFeO3 catalytic materials and their sensing properties", Science in China Series B 52, pp 2106-2113 109 Goldschmidt V.M., Videnskaps-Akad S.N., Oslo I 1926, Mat Nat Kl p 110 Pena M.A., Fierro J.L.G., (2001), "Chemical structure and performance of perovskite oxides", Chemical Reviews 101, pp 1981-2017 111 Thư D.T.A 2011, luận án tiến sỹ khoa học vật liệu, Hà Nội 112 Ramadass N., (1978), "ABO3-Type Oxides - Their Structure and Properties - A Bird's Eye View", Materials Science and Engineering 36, pp 231-239 113 Fujimori A., Bocquet A.E., Saitoh T., Mizokawa T., (1993), "Electronic structure of 3d transition metal compounds: systematic chemical trends and multiplet effects", Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 62, pp 141-152 114 Ngamou P.H.T., Bahlawane N., (2009), "Chemical vapor deposition and electric characterization of perovskite oxides LaMO3 (M = Co, Fe, Cr and Mn) thin films", Journal of Solid State Chemistry 182, pp 849-854 115 Gschneider, Jr K.A., Eyring L.R 1979, Amsterdam, North Holland 116 Arima T., Tokura Y., Torrance J.B., (1993), "Variation of optical gap in perovskite-type 3d transition-metal oxides", Physical Review B 48, pp 17006-17009 117 Tascon J.M.D., Tejuca L.G., Rochester C.H., (1985), "Surface interactions of NO and CO with LaMO3 oxides ", Journal of Catalysis 95, pp 558-566 118 Kremenic G., Nieto J.M.L., Tascon J.M.D., Tejuca L.G.J., (1985), "Chemisorption and catalysis on LaMO3 oxides", Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 1: Physical Chemistry in Condensed Phases 81, pp 939-949 119 Aono H., Traversa E., Sakamoto M., Sadaoka Y., (2003), "Crystallographic characterization and NO2 gas sensing property of LnFeO3 prepared by thermal decomposition of Ln-Fe hexacyanocomplexes, Ln[Fe(CN)6].nH2O, Ln = La, Nd, Sm, Gd, and Dy", Sensors and Actuators B 94, pp 132-139 120 Yokoi Y., Uchida H., (1998), "Catalytic activity of perovskite-type oxide catalysts for direct decomposition of NO: Correlation between cluster model calculations and temperature-programmed desorption experiments", Catalysis Today 42, pp 167-174 121 Giang H.T., Duy H.T., Ngan P.Q., Thai G.H., Thu D.T.A., Thu D.T., Toan N.N., (2011), "Hydrocarbon gas sensing of nano-crystalline perovskite oxides LnFeO3 (Ln = La, Nd and Sm)", Sensors and Actuators B 158, pp 246-251 119 122 Liu X., Hu J., Cheng B., Qin H., Jiang M., (2009), "Preparation and gas sensing characteristics of p-type semiconducting LnFe0.9Mg0.1O3 (Ln = Nd, Sm, Gd and Dy) materials", Current Applied Physics 9, pp 613-617 123 Arakawa T., Ohara N., Shiokawa J., (1986), "Reduction of perovskite oxide LnCoO3 (Ln = La-Eu) in a hydrogen atmosphere", Journal of Materials Science 21, pp 1824-1827 124 Futai M., Yonghua C., Hui L., (1986), "Characterization of perovskite-type oxide catalysts RECoO3 by TPR", Reaction Kinetics and Catalysis Letters 31, pp 47-54 125 Katsura T., Sekine T., Kitayama K., Sugihara T., Kimizuka T., (1978), "Thermodynamic properties of Fe-lathanoid-O compounds at high temperatures", Journal of Solid State Chemistry 23, pp 43-57 126 Katsura T., Kitayama K., Sekine T., Sugihara T., Kimizuka T., (1975), "Thermochemical Properties of Lanthanoid-Iron-Perovskite at High Temperatures", Bulletin of the Chemical Society of Japan 48, pp 18091811 127 Marcos J.A., Buitrago R.H., Lombardo E.A., (1987), "Surface chemistry and catalytic activity of La1−yMyCoO3 perovskite (M = Sr or Th): Bulk and surface reduction studies", Journal of Catalysis 105, pp 95-106 128 Nakamura T., Petzow G., Gauckler L.J., (1979), "Stability of the Perovskite Phase LaBO3 in Reducing Atmosphere", Materials Research Bulletin 14, pp 649-659 129 Chan K.S., Ma J., Jaenicke S., Chuah G.K., Lee J.Y., (1994), "Catalytic Carbon-Monoxide Oxidation over Strontium, Cerium and CopperSubstituted Lanthanum Manganates and Cobaltates", Applied Catalysis A 107, pp 201-227 130 Tabata K., Hirano Y., Suzuki E., (1998), "XPS studies on the oxygen species of LaMn1−xCuxO3+λ", Applied Catalysis A 170, pp 245-254 131 Tascon J.M.D., Tejuca L.G., (1980), "Catalytic activity of perovskite-type oxides LaMeO3", Reaction Kinetics and Catalysis Letters 15, pp 185-191 132 Ferri D., Forni L., (1998), "Methane combustion on some perovskite-like mixed oxides", Applied Catalysis B 16 pp 119-126 133 Ishihara T., Matsuda H., Takita Y., (1994), "Doped LaGaO3 perovskite type oxide as a new oxide ionic conductor", Journal of the American Ceramic Society 116, pp 3801-3803 134 Bohn H.G., Schober T., (2000), "Electrical conductivity of the hightemperature proton conductor BaZr0.9Y0.1O2.95", Journal of the American Ceramic Society 83, pp 768-772 135 Bartolomeo E.D., Kaabbuathong N., Grilli M.L., Traversa E., (2004), "Planar electrochemical sensors based on tape-cast YSZ layers and oxide electrodes", Solid State Ionics 171, pp 173-181 136 Szabo N.F., Dutta P.K., (2004), "Correlation of sensing behavior of mixed potential sensors with chemical and electrochemical properties of electrodes", Solid State Ionics 171, pp 183-190 137 Vogel E.M., Johnson D.W., (1975), "The reduction of alkali substituted LaMnO3", Thermochimica Acta 12, pp 49-55 120 138 Ishibara T., Kometani K., Mizuhara Y., Takita Y., (1991), "A new type of CO2 gas sensor based on capacitance changes", Sensors and Actuators B 5, pp 97-102 139 Haeusler A., Meyer J.U., (1996), "A novel thick film conductive type CO2 sensor", Sensors and Actuators B 34, pp 388-395 140 Herran J., Mandayo G.G., Castano E., (2008), "Solid state gas sensor for fast carbon dioxide detection", Sensors and Actuators B 129, pp 705-709 141 Delgado E., Michel C.R., (2006), "CO2 and O2 sensing behavior of nanostructured barium-doped SmCoO3", Materials Letters 60, pp 16131616 142 Chaudhari G.N., Padole P.R., Jagatap S.V., Pawar M.J., (2008), "CO2 sensing characteristics of Sm1-xBaxCoO3 (x = 0; 0.1; 0.15; 0.2) nanostructured thick film", International Journal on Smart Sensing and Intelligent Systems 1, pp 613-622 143 Michel C.R., Martinez A.H., Huerta-Villalpando F., Moran-Lazaro J.P., (2009), "Carbon dioxide gas sensing behavior of nanostructured GdCoO3 prepared by a solution-polymerization method", Journal of Alloys and Compounds 484, pp 605-611 144 Ghasdi M., Alamdari H., (2010), "CO sensitive nanocrystalline LaCoO3 perovskite sensor prepared by high energy ball milling", Sensors and Actuators B 148, pp 478-485 145 Brosha E.L., Mukundan R., Brown D.R., Garzon F.H., Visser J.H., Zanini M., Zhou Z., Logothetis E.M., (2000), "CO/HC sensors based on thin films of LaCoO3 and LaSrCoO3 metal oxides", Sensors and Actuators B 69, pp 171-182 146 Salkerb A.V., Choia N.J., Kwaka J.H., Jooa B.S., Leea D.D., (2005), "Thick films of In, Bi and Pd metal oxides impregnated in LaCoO3 perovskite as carbon monoxide sensor", Sensors and Actuators B 106, pp 461-467 147 Zhang L., Qin H., Song P., Hu J., Jiang M., (2006), "Electric properties and acetone-sensing characteristics of La1−xPbxFeO3 perovskite system", Materials Chemistry and Physics 98, pp 358-362 148 Romppainen P., Lantto V., (1987), "Design and construction of an experimental setup for semiconductor gas sensor studies", Report S: Department of Electrical Engineering, University of Oulu, Oulu, Filand 93 149 Endres H.E., Jander H.D., Gottler W., (1995), "A test system for gas sensors", Sensors and Actuators B 23, pp 163-172 150 Escalona N., Fuentealba S., Pecchi G., (2010), "Fischer-Tropsch synthesis over LaFe1-xCoxO3 perovskites from a simulated biosyngas feed", Applied Catalysis A: General 381, pp 253-260 151 Nakamura T., Petzow G., L.J.Gauckler, (1979), "Stability of the perovskite phase LaBO3 (B = V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni) in reducing atmosphere I Experimental results", Mater Res Bull 14, pp 649-659 152 Lago R., Bini G., Pena M.A., Fierro J.L.G., (1997), "Partial Oxidation of Methane to Synthesis Gas Using LnCoO3 Perovskites as Catalyst Precursors", Journal of Catalysis 167, pp 198-209 121 153 Meixner H., Lampe U., (1996), "Metal oxide sensors", Sensors and Actuators B 33, pp 198-202 154 Wang Z.L., Kang Z.C 1998, Plenum Press, New York 155 http://www.engineeringtoolbox.com/carbon-monoxide-d/893.html 156 http://www.cdc.gov/niosh/ 157 Spetz L 2006, Tutorial, S-SENCE/IFM Linkoping University, 581/83 Linkoping, Sweden 158 Alcock C.B., Doshi R.C., Shen Y., (1992), "Perovskite electrodes for sensors ", Solid State lonics 51, pp 281-289 159 Tadokoro Y., Shan Y.J., Nakamura T., Nakamura S., (1998), "Crystal structure and characterizations of perovskite oxides (Eu1-xSrx)MnO (0.0 < x >0.5)", Solid State Ionics 108, pp 261-267 160 Yang M., Huo L., Zhao H., Gao S., Rong Z., (2009), "Electrical properties and acetone-sensing characteristics of LaNi1-xTixO3 perovskite system prepared by amorphous citrate decomposition", Sensors and Actuators B 143, pp 111-118 161 Pitcher S., Thiele J.A., Ren H., Vetelino J.F., (2003), "Current/voltage characteristics of a semiconductor metal oxide gas sensor", Sensors and Actuators B 93, pp 454-462 162 Yu J.H., Choi G.M., (2001), "Current-voltage characteristics and selective CO detection of Zn2SnO4 and ZnO/Zn2 SnO4 , SnO2/Zn2SnO4 layered-type sensors", Sensors and Actuators B 72, pp 141-148 163 Egashira M., Shimizu Y., Takao Y., Fukuyama Y., (1996), "Hydrogensensitive breakdown voltage in the I-V characteristics of tin dioxide-based semiconductors", Sensors and Actuators B 33, pp 89-95 164 Simakov V., Yakusheva O., Grebennikov A., Kisin V., (2006), "I-V characteristics of gas-sensitive structures based on tin oxide thin films", Sensors and Actuators B 116, pp 221-225 165 Al-Hardan N.H., Abdullah M.J., Aziz A.A., (2010), "Sensing mechanism of hydrogen gas sensor based on RF-sputtered ZnO thin films", International Journal of Hydrogen Energy 35, pp 4428-4434 166 Egashira M., Shimizu Y., Takao Y., Sako S., (1996), "Variations in I-V characteristics of oxide semiconductors induced by oxidizing gases", Sensors and Actuators B 35-36, pp 62-67 167 Fierro J.L.G., Tejuca L.G., (1984), "Surface properties of LaCrO3: equilibrium and kinetics of O2 adsorption", Journal of Catalysis 87, pp 126-135 168 Crespin M., Hall W.K., (1981), "The Surface Chemistry of Some Perovskite Oxides", Journal of Catalysis 69, pp 359-370 169 Hugon O., Sauvan M., Benech P., Pijolat C., Lefebvre F., (2000), "Gas separation with a zeolite filter, application to the selectivity enhancement of chemical sensors", Sensors and Actuators B 67, pp 235-243 170 Schweizer-Berberich M., Strathmann S., Gopel W., Sharma R., PeyreLavigne A., (2000), "Filters for tin dioxide CO gas sensors to pass the UL2034 standard", Sensors and Actuators B 66, pp 34-36 122 171 Pijolat C., Viricelle J.P., Tournier G., Montmeat P., (2005), "Application of membranes and filtering films for gas sensors improvements", Thin Solid Films 490, pp 7-16 172 Hubner M., Yuece A., Rodriguez G.C.M., Saruhan B., Barsan N., Weimar U., (2010), "BaTi0.95Rh0.05O3 catalytic filter layer - a promising candidate for the selective detection of CO in the presence of H2", Procedia Engineering 5, pp 107-110 173 Frietsch M., Zudock F., Goschnick J., Bruns M., (2000), "CuO catalytic membrane as selectivity trimmer for metal oxide gas sensors", Sensors and Actuators B 65, pp 379-381 174 Kitsukawa S., Nakagawa H., Fukuda K., Asakura S., Takahashi S., Shigemori T., (2000), "The interference elimination for gas sensor by catalyst filters", Sensors and Actuators B 65, pp 120-121 175 Park C.O., Akbar S.A., Hwang J., (2002), "Selective gas detection with catalytic filter", Materials Chemistry and Physics 75, pp 56-60 176 Nelson S.G., Babyak R.A., (1664), "Activated carbon use in treating diesel engine exhausts", American Chemical Society: Division of Fuel Chemistry 41, pp 298-301 177 Zhang Z., Nong G., Shaw C.Y., Gao L., (2000), "Adsorption Capacity of Activated Carbon for n-Alkane VOCs", Proceedings, Engineering Solutions to Indoor Air Quality Problems, July 17-19, pp 244-253 178 http://www.figaro.co.jp/en/data/pdf/20091110164409_14.pdf 179 Riegel J., Hardtl K.H., (1990), "Analysis of Combustible Gases in Air with Calorimetric Gas Sensors Based on Semiconducting BaTiO3 Ceramics", Sensors and Actuators B1, pp 54-57 180 Makovos E.B., Montague F.W., Dudik L., Liu C.C., (1993), "A calorimetric combustible gas detector employing platinum film heaters ", Sensors and Actuators B 12, pp 91-94 181 Casey V., Cleary J., Arcy G.D., McMonagle J.B., (2003), "Calorimetric combustible gas sensor based on a planar thermopile array: fabrication, characterisation, and gas response", Sensors and Actuators B 96, pp 114123 182 Song K.D., Joo B.S., Choi N.J., Lee Y.S., Lee S.M., Huh J.S., Lee D.D., (2004), "A micro hot-wire sensors for gas sensing applications", Sensors and Actuators B 102, pp 1-6 183 Kozlop A.G., (2002), "Optimization of structure and power supply conditions of catalytic gas sensor", Sensors and Actuators B 82, pp 24-33 184 Krebs P., Grisel A., (1993), "A low power integrated catalytic gas sensor", Sensors and Actuators B 13-14, pp 155-158 123 PHỤ LỤC Giấy chứng nhận kết đo, thử nghiệm thiết bị đo khí CO Giấy chứng nhận kết đo, thử nghiệm thiết bị đo khí HC 124 [...]... đề nghiên cứu của luận án là: Nghiên cứu chế tạo cảm biến khí monoxit cacbon và hydrocacbon trên cơ sở vật liệu perovskite ABO3 Mục tiêu của luận án: (i) Nghiên cứu tính chất nhạy khí của oxit kim loại đất hiếm và kim loại chuyển tiếp 3d có cấu trúc perovskite (ii) Nghiên cứu thiết kế cảm biến độ dẫn điện cho phát hiện khí CO và cảm biến nhiệt xúc tác cho phát hiện khí HC trên cơ sở vật liệu perovskite. .. IV: Nghiên cứu chế tạo cảm biến ứng dụng cho thiết bị đo khí CO và HC Kết luận 4 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Cảm biến khí 1.1.1 Giới thiệu Oxit kim loại có độ bền nhiệt và bền hóa học do đó đây là vật liệu lý tưởng cho thiết kế ứng dụng về cảm biến khí Một số loại cảm biến khí dựa trên oxit kim loại được quan tâm nghiên cứu nhiều gồm: cảm biến khí trên cơ sở độ dẫn điện; cảm biến khí nhiệt xúc tác; cảm biến. .. các cơ sở như: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [6-8]; Viện Khoa học Vật Liệu – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam [9,10]; Viện Kỹ thuật Điện tử Công nghiệp [11], v.v Phòng Cảm biến và Thiết bị đo khí – Viện Khoa Học Vật Liệu là cơ sở đã đề xuất và thực hiện các nghiên cứu từ vật liệu nhạy khí, linh kiện cảm biến khí và đến thiết bị đo khí bắt đầu từ những năm 1997 Trên những cơ sở đã trình bày trên, ... các kết quả này tìm ra vật liệu tối ưu cho thiết kế cảm khí CO và HC • Nghiên cứu chế tạo cảm biến độ dẫn điện khí CO và cảm biến nhiệt xúc tác khí HC cho mục đích ứng dụng trong các thiết bị đo khí • Ứng dụng các cảm biến đã nghiên cứu chế tạo trong thiết bị đo khí Bố cục của luận án: Chương I: Tổng quan Chương II: Thực nghiệm Chương III: Khảo sát tính chất nhạy khí của oxit perovskite đất hiếm kim... LnFe1-xCoxO3 và các điện cực được chế tạo theo công nghệ in lưới trên đế Al2O3 Dựa trên các phân tích kết quả nhạy khí của hệ vật liệu để tìm ra vật liệu tối ưu cho thiết kế cảm biến khí CO và HC Ở đây, 3 các nồng độ khí chuẩn dùng cho nghiên cứu được tạo ra theo nguyên lý trộn thể tích Nội dung của luận án gồm: • Tổng quan về cảm biến độ dẫn điện và cảm biến nhiệt xúc tác: nguyên lý, cấu tạo và các tham... cấu trúc: vật liệu vô định hình; vật liệu thủy tinh; vật liệu có cấu trúc nano tinh thể; vật liệu đa tinh thể; và vật liệu đơn tinh thể Trong các dạng vật liệu này, dạng vật liệu vô định hình hoặc vật liệu kiểu thủy tinh là không bền và dễ bị biến đổi, đặc biệt là khi hoạt động ở nhiệt độ cao Trong khi đó vật liệu đơn tinh thể có giá 6 thành đắt và công nghệ tổng hợp phức tạp Việc tổng hợp vật liệu đơn... dạng vật liệu oxit kim loại có cấu trúc một chiều (sợi nano, thanh nano) là phức tạp và giá thành cao Ngoài ra, các vật liệu này khó tổng hợp để có tính đồng nhất và công nghệ tổng hợp ổn định Trong khi đó, vật liệu đa tinh thể dễ tổng hợp, giá thành rẻ và dễ thiết kế chế tạo cảm biến Vì vậy, vật liệu đa tinh thể hiện đang là dạng vật liệu chiếm lĩnh cho thiết kế cảm biến khí 1.1.2 Cảm biến khí CO trên. .. khí đó là lớp vật liệu nhạy khí Vì vậy việc nghiên cứu lựa chọn vật liệu nhạy khí cho thiết kế cảm biến là đặc biệt quan trọng 1.2.1 Tính chất nhạy khí của vật liệu bán dẫn Trong các loại vật liệu dạng rắn như siêu dẫn, kim loại và bán dẫn thì vật liệu bán dẫn được ứng dụng nhiều nhất cho cảm biến khí Vật liệu bán dẫn được biết có hiệu ứng tương tác với pha khí gồm: ƒ Vật liệu bán dẫn có liên kết cộng... trên cơ sở độ dẫn điện Khí CO là loại khí độc có khả năng gây ảnh hưởng xấu đến con người ở ngay ở vùng nồng độ rất thấp khoảng vài trăm ppm Với vùng nồng độ này, có nhiều loại cảm biến khí dựa trên nguyên lý khác nhau để phát hiện khí CO trong môi trường không khí như là cảm biến độ dẫn điện, cảm biến điện hóa, cảm biến đo phổ hấp thụ hồng ngoại, v.v Trong các loại cảm biến này, cảm biến khí dựa trên. .. do có độ bền nhiệt và hóa học cao [13,17,18] Do đó, Pt thường chọn làm vật liệu điện cực cho cảm biến khí Một yếu tố nữa xét đến khi thiết kế 15 điện cực cảm biến là sự phù hợp về hệ số dãn nở nhiệt của điện cực và lớp vật liệu nhạy khí Để giảm ảnh hưởng này giữa vật liệu điện cực và vật liệu nhạy khí trong linh kiện cảm biến thường có thêm các lớp chuyển tiếp Ngoài ra, một số vật liệu oxit kim loại