Hình 1 Hệ thống sắc ký khí
Hình 1.12 Ảnh TEM của các hạt Pd phân tán trên bề mặt SnO2
Các chất thêm có thể ở dạng siêu phân tán, tức là khuếch tán như những tâm đơn nguyên tử khi mà nồng độ pha tạp cực thấp. Điển hình đối với mô hình này là Pd pha tạp với nồng độ cực thấp vào SnO2 (hình 1.11 d). Đối với cơ chế này thì các hạt siêu phân tán sẽ tạo thành hệ thống vận tải điện và đóng vai trò như các chất donor hay acceptor trong bán dẫn. Trong trường hợp này, chất thêm có thể làm tăng độ nhạy và giảm thời gian hồi đáp theo các cơ chế khác nhau. Người ta đưa ra mô hình vật lý và rào thế của chất bán dẫn với sự phân tán của chất xúc tác trên bề mặt (hình 1.13).
Mô hình vật lý Hiệu ứng tràn của H2 Chất xúc tác Vùng nghèo Chất xúc tác Vùng dẫn điện tử Mô hình vùng dẫn
Hình 1.13. Mô hình vật lý và rào thế của chất bán dẫn với sự phân tán của chất
xúc tác trên bề mặt [16]
Ảnh hưởng của các tạp chất pha vào SnO2 được giải thích theo hai cơ chế nhạy bề mặt là cơ chế nhạy hóa và cơ chế nhạy điện tử:
Cơ chế nhạy hóa:
Cơ chế nhạy hóa học xảy ra theo hiệu ứng tràn (spillover) giống với dạng xúc tác hóa học, tạp chất xúc tác hoạt hóa các chất khí thành những nguyên tử có hoạt tính cao, sau đó các nguyên tử khí này tràn ra trên bề mặt chất bán dẫn. Ngoài ra chất xúc
tác có tác dụng làm giảm rào thế với oxy hấp phụ trên bề mặt, làm tăng nồng độ oxy hấp phụ trên bề mặt O-
, O-2, do đó làm tăng tốc độ phản ứng hoá học. Trong cơ chế này các chất thêm đến bề mặt và trao đổi điện tử với SnO2, chất xúc tác không trực tiếp trao đổi điện tử với khí đo. Đây là một cơ chế đặc biệt chiếm ưu thế ở các cảm biến có chứa chất xúc tác nhóm Pt, Pd.