Hidrotermal sentez yöntem ile farklı sürelerde büyütülen V2O5 MOS sensörlerinin h2s gazına duyarlılıklarının incelenmesi

Abstract

Bu Tez çalışmasında, özellikle maden, petrol ve doğal gaz sektörlerinde kullanılacak gaz sensör sisteminde algılayıcı yüzey olarak görev yapacak V2O5 nanoyapılar, Hidrotermal Sentez Yöntemi ile cam taban malzemeler üzerine büyütüldü. Büyütme parametreleri (büyütme süresi, büyütme sıcaklığı, çözeltiler, çözelti pH değeri ve asitler) değiştirilerek üç faklı tür (SN, SO ve HN-PVP kodlu) olarak büyütülen V2O5 nanoyapıların yapısal, morfolojik, elemental, optik ve H2S gaz algılama özellikleri sırasıyla XRD, SEM, EDAX, UV-VIS spektrofotometre ve gaz ölçüm sistemi ile incelendi. XRD ve SEM çalışmaları nanoyapıların polikristal yapıda olduğunu ve monoklinik V2O5 fazında kristalleştiğini,cam taban malzemelerin yüzeyinde nano çubuk, nano tel, nano top, nano plaka yapıları içeren yoğun bir kaplamanın olduğunu gösterdi. V2O5 nanoyapıların EDAX analizi, nanoyapıların stokiyometrik olarak büyüdüğünü ve nanoyapıların yüzeyinde V, O elementlerinin varlığını doğruladı. Oda sıcaklığında yapılan optik soğurma ölçümleri, nanoyapıların yasak enerji aralığı değerlerinin büyütme süresine ve büyütme sıcaklığına bağlı olarak değiştiğini gösterdi. Büyütme parametreleri değiştirilerek yapılan eniyileme işlemleri ve bu ölçümler sonucunda, HN-PVP kodlu V2O5 nanotel network yapılı sensör 50 oC altındaki çalışma sıcaklığında (42 oC) 10-50 ppm seviyesinde H2S gazını algılama yapabilen eniyilenen sensör olarak belirlendi. Eniyilenen sensör için sekiz farklı nem değerinde H2S gazı için gaz algılama ölçümü yapıldı. Ayrıca, eniyilenen sensör için kontrol grubu gazları için gaz algılama ölçümü yapıldı.

In this thesis, V2O5 nanostructures, which serve as sensing surface in the gas sensor system to be used especially in mine, oil and natural gas sectors, were grown on glass substrates through Hydrothermal Synthesis Method. The structural, morphological, elemental, optical and H2S gas sensing properties of V2O5 nanostructures grown as three different species (coded SN, SO and HN-PVP) by changing the growth parameters (growth time, growth temperature, solutions, solution pH value and acids) were investigated through XRD, SEM, EDAX, UV-VIS spectrophotometer and gas measurement system, respectively. The XRD and SEM studies indicated that the nanostructures had polycrystalline nature with monoclinic phase of V2O5 and there were dense coating containing nanorod, nanowire, nanoball, nanoplate on glass substrates. EDAX analysis of V2O5 nanostructures confirmed stoichiometric growth of nanostructures and the presence of V, O elements on the surface of the nanostructures. The optical absorption measurements at room temperature showed that the band gap energy values of the nanostructures changed depending on the growth time and growth temperature.As a result of these measurements and of the optimization processes by changing the growth parameters, the sensor with HN-PVP coded V2O5 nanowire network structure was determined as the optimized sensor capable of sensing 10-50 ppm H2S at operating temperature below 50 oC (at 42 oC). Gas sensing measurement was performed for H2S gas at eight different humidity values for the optimized sensor. In addition, gas sensing measurement was also performed for control group gases for optimized sensor.