Влияние размера частиц и состава бинарных наноструктурированных металлоксидных композитов на их сенсорные свойства

Цель: исследование влияния размера частиц и состава бинарных наноструктурированных металлоксидых композитов на их проводимость и сенсорные свойства при детектировании концентраций водорода. Cинтезированы нанокомпозиты ZnO – In₂O₃, CeO₂ – In₂O₃, SnO₂ – In₂O₃ стандартным методом (из смеси коммерческих нанопорошков соответствующих оксидов) и путем импрегнирования наночастиц оксида индия солями цинка, церия или олова и последующей термической обработки, приводящей к получению наночастиц соответствующего оксида металла (ZnO, CeO₂, SnO₂) на поверхности оксида индия. С помощью различных физико-химическими методов показано, что нанокомпозиты, полученные методом импрегнирования, содержат малые кластеры ZnO, СеО₂ или SnO₂ размером от 3 до 20 нм, расположенные на поверхности нанокристаллов In₂O₃. Установлено, что нанокластеры ZnO, СеО₂ или SnO₂, осажденные на поверхность матрицы In₂O₃, не влияют на ее структуру. Показано, что добавление уже небольших количеств ZnO, СеО₂ или SnO₂ к In₂O₃ приводит к уменьшению проводимости пленок. Этот эффект выражен в значительно большей степени для импрегнированных образцов. Метод импрегнирования приводит к получению более эффективных сенсоров по сравнению с образцами, полученными стандартным методом. Так же метод импрегнирования приводит к снижению рабочей температуры, при которой наблюдается максимальный сенсорный эффект, приблизительно на 140°С, что очень важно для практического применения таких сенсоров. Развита теория сенсорного эффекта в сенсоре на основе оксида индия с высокой концентрацией электронов проводимости. Рассчитанные теоретические зависимости сенсорного отклика от температуры и концентрации водорода качественно и количественно согласуются с полученными экспериментальными данными.