Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

Важной задачей для совершенствования технологического процесса крупных предприятий является мониторинг содержания диоксида азота в дымовых и топочных газах, образующихся при сгорании топлива в энергетических котлах. Существует большое количество различных способов контроля за диоксидом азота, наиболее перспективным направлением является разработка химических сенсоров с полупроводниковыми адсорбционно-чувствительными элементами (АЧЭ), действие которых основано на изменении их проводимости при адсорбции газов и паров. Исходя из принципа работы, химические сенсоры более выгодны и доступны, чем сенсоры электрохимического типа. Внушительную часть работ, посвященных разработке и усовершенствованию сенсоров для определения диоксида азота в воздушной среде, занимает производство и исследование сенсоров на основе оксидных материалов: Sn02, ТЮ 2 , ZnO, WO3, In20 3и др. [1-7]. Важным недостатком таких оксидных сенсорных элементов является использование относительно высоких температур (до 500 °С) [8-10]. Также им характерны низкая избирательность и усложненная форма получения оксидных материалов с использованием вакуумных технологий. В литературе редко встречаются сведения о необычном материале — сульфиде свинца, легированном кадмием, который существенно отличается от индивидуального сульфида свинца и твёрдых растворов CdxPbi-xS своими свойствами [11-13]. Изучение такого типа тонких плёнок представляет собой большой интерес с точки зрения применения в различных областях науки и техники, в том числе и в области обнаружения газов. Исследование плёнок PbS, модифицированных кадмием, с точки зрения их применимости в качестве химических сенсоров является интересной задачей. Гидрохимическое осаждение проводилось из цитрат-аммиачной реакционной смеси. Легирование проводилось до синтеза во время приготовления реакционной смеси. Концентрация легирующей добавки в исходной смеси варьировалась. Синтез проводился при температуре 353 K в течение 120 мин. Для проведения непосредственных опытов с диоксидом азота удобнее применять образцы, меньшие по сравнению размером ситалловой пластины-подложки. Для этого из полученных после гидрохимического осаждения плёнок нарезались фрагменты размером 5х10 мм. Данная операция проводилась при помощи скрайбера. Так как проведение опытов предполагало измерение проводимости чувствительного слоя, т. е. на вырезанные из исходной плёнки фрагменты необходимо было нанести токопроводящие контакты. Наиболее подходящими являются никелевые контакты, которые наносились электрохимическим путём. Предварительно изолировалась центральная часть образца, которая в дальнейшем и служила чувствительным элементом чипа. В ходе работы исследовался отклик на присутствие в газовой среде диоксида азота с концентрацией, которая чуть ниже максимального разового значения ПДК — 0,08 мг/м3. Отклик проявлялся в виде изменения омического сопротивления плёнки. Его измерение осуществлялось при помощи мультиметра «Щ301-1». Все опыты ввиду токсичности диоксида азота проводились в вытяжном шкафу. В бункер цилиндрической формы опускался чип, закреплённый на нижней стороне стеклянной пластины с прижимными контактами, подключёнными к выводам мультиметра. Далее сосуд закрывался металлической крышкой, закрепляемой винтами. Газ подавался в сосуд через одну из боковых трубок. После продувки бункера трубки закрывались, и через определённые промежутки времени фиксировались показания прибора. Халькогенидные плёнки реагируют на присутствие в окружающей среде определённых газов путём изменения своей проводимости, о чём можно судить, следя за обратной величиной — электрическим сопротивлением. Целесообразно использовать неабсолютное относительное изменение сопротивления материала Д R / Днач.. Проверке на чувствительность к диоксиду азота подверглись 4 образца— плёнки PbS, легированные кадмием. Концентрация соли-источника кадмия в исходной реакционной смеси равна 0,003; 0,005; 0,0075; 0,01 моль/л. Контакт чипов с газом осуществлялся в течение 15 мин. На рис. 1 представлены полученные данные. О 200 400 600 800 Время, с Рис. 1. Зависимость относительного изменения сопротивления образца от времени контакта с N 0 2 концентрацией 0,08 мг/м3при различной концентрации йодида кадмия в реакционной смеси 532