کنترل خواص فیزیکی و حسگری گاز نانوساختار دی اکسید تیتانیم به کمک فاز ثانویه اکسید اربیم

لایه های نازک و پودرهای نانوکریستالی و مزومتخلخل دوتائی TiO۲-Er۲O۳با نسبتهای مولی مختلف TiO۲:Er۲O۳ با استفاده از فرایند سل-ژل تهیه شدند. آنالیزهای XRD و FTIR نشان داد که فاز ثانویه اکسید اربیم در گستره ۱۰۰-۵۰ درصد مولی از Er۲O۳تشکیل شد، در حالیکه فاز دی تیتانات اربیم در رنج ۱۰۰-۲۵ درصد مولی از Er۲O۳ بوجود آمد. فازهای اکسید تیتانیم حاوی جای خالی اکسیژن نظیر Ti۷O۱۳ و Ti۲O۳ نیز برای سیستم حاوی TiO۲:Er۲O۳ بانسبت مولی ۷۵:۲۵ (۱۳TE) در دمای Cº ۸۰۰ مشاهده شد. همچنین دریافته شد که اکسید اربیم سبب کند شدن استحاله فازی آناتاز به روتیل شد. آنالیز TEM مشخص نمود که فرایند کریستالیزاسیون و رشد کریستالها در اثر افزودن اکسید اربیم به دی اکسید تیتانیم کاهش یافت. آنالیز AFM تائید کرد که سیستم حاوی TiO۲:Er۲O۳ بانسبت مولی  ۲۵:۷۵ (۳۱TE) در دمای Cº ۶۰۰ دارای کوچکترین اندازه دانه، ۱۷ نانومتر، و بیشترین زبری بود. همچنین سیستم حاوی TiO۲:Er۲O۳ با نسبت مولی یکسان پس از عملیات حرارتی در دمای Cº ۸۰۰ کوچکترین اندازه دانه، ۳۲ نانومتر، و بیشترین زبری را داشت. خواص حسگری گاز لایه دی اکسید تیتانیم به گازهای CO و NO۲ با افزودن اکسید اربیم بهبود قابل ملاحظه ای یافت، بطوریکه پاسخی پایدار، قابل اعتماد و قابل تولید مجدد با بزرگی بالا همراه با زمان های پاسخ و بازیابی کم بدست آمد. علاوه بر اینکه دمای کاری حسگر نیز به میزان قابل توجهی تا Cº ۲۰۰ کاهش یافت که کاربرد اقتصادی آن را مقرون به صرفه می کند.