تحضير وتوصيف متراكب نانوي من او كسيد النيكل وأكسيد الكوبالت بواسطة طريقة الرش الحراري الكيميائي كمتحسس لغاز ثاني أكسيد الكربون
DOI:
https://doi.org/10.54153/sjpas.2025.v7i2.962الكلمات المفتاحية:
أوكسيد النيكل، أوكسيد الكوبلت، غازCO2، الاغشية الرقيقة متحسس الغازالملخص
تم في هذا البحث إعداد أغشية رقيقة نانوية نقية من أكسيد الكوبالت، وتم إعداد خليط من أكسيد الكوبالت (Co3O4) وأكسيد النيكل (NiO) بنسب حجمية من أكسيد النيكل تتضمن (10٪، 20٪) بطريقة الرش الكيميائي الحراري، وترسب على قواعد من الزجاج عند درجة حرارة (250 درجة مئوية). أظهرت نتائج الفحوصات بالأشعة السينية للأغشية المحضرة أنها تتكون من تركيبات متعددة البلورات، وأن الأغشية المحضرة تشكل متراكب نانوي من الكوبالت والنيكل. تم استخدام صيغة ديباي شيرر لحساب حجم البلورة. تناقصت النانومترات مع زيادة نسبة الخلط من أكسيد النيكل للأغشية المرسبة على قواعد الزجاج، حيث انخفضت من (19.6 نانومتر) لأكسيد الكوبالت النقي إلى (8.45875 نانومتر) لأكسيد الكوبالت المختلط بنسبة 20٪ نيكل. استخدم الميكروسكوب الذري (AFM) لتحديد حجم الحبيبات، ومعدل الخشونة، وجذر متوسط التربيعي للمربعات. أظهرت الصور أن سطح الأغشية متجانس، وأن الحجم الحبيبي المتوسط لجميع الأغشية هو حجم نانو وتتغير قيمته مع تغيير نسبة الخلط. تم حساب نفاذية الضوء للأغشية المحضرة باستخدام مطياف الضوء، وبالأطوال الموجية بين (1100 نانومتر إلى 3000 نانومتر). ووجد أن زيادة نسبة الخلط تؤدي إلى انخفاض في النفاذية، بينما انخفضت فجوة الطاقة البصرية أيضًا مع زيادة نسبة الخلط. أكدت النتائج أن أغشية أكسيد الكوبالت الممزوجة بأكسيد النيكل لديها درجة عالية من الحساسية تجاه غاز ثاني أكسيد الكربون، حيث تعتمد قيم الحساسية على نسب الخلط ودرجة الحرارة القاعدية وتركيز الغاز. وتم العثور على أن قيم الحساسية النسبية (S٪) لأغشية Co3O4-NiO المودعة على قواعد الزجاج تجاه غاز (CO2) تصل إلى قيمة حساسية تصل إلى (70.7) في أعلى تركيز (242 جزء في المليون) وعند درجة حرارة (100 درجة مئوية)، حيث تزيد الحساسية مع زيادة تركيز الغاز. أثبتت الدراسة أيضًا أن أغشية نانوية رقيقة مختلطة من Co3O4-NiO المحضرة بطريقة التحلل الكيميائي الحراري تعطي أجهزة استشعار للغاز بخصائص جيدة تجاه ثاني أكسيد الكربون حتى عند درجة حرارة الغرفة.
المراجع
Makhlouf, S. A. (2002). Magnetic properties of Co3O4 nanoparticles. Journal of magnetism and magnetic materials, 246(1-2), 184-190.
[2] Arshad, Mohd, et al. "Effect of Co substitution on the structural and optical properties of ZnO nanoparticles synthesized by sol–gel route." Journal of alloys and Compounds 509.33 (2011): 8378-8381..
[3] Uflyand, I. E., & Dzhardimalieva, G. I. (2018). Nanomaterials preparation by thermolysis of metal chelates. Springer International Publishing..
[4] Sun, Q., & Bao, S. (2013). Effects of reaction temperature on microstructure and advanced pseudocapacitor properties of NiO prepared via simple precipitation method. Nano-Micro Letters, 5, 289-295.
[5] Morozov, Y. G., Ortega, D., Belousova, O. V., Parkin, I. P., & Kuznetsov, M. V. (2013). Some peculiarities in the magnetic behavior of aerosol generated NiO nanoparticles. Journal of Alloys and compounds, 572, 150-157.
[6] Zhang, H. T., Wu, G., Chen, X. H., & Qiu, X. G. (2006). Synthesis and magnetic properties of nickel nanocrystals. Materials Research Bulletin, 41(3), 495-501.
[7] Yang, Q., Sha, J., Ma, X., & Yang, D. (2005). Synthesis of NiO nanowires by a sol-gel process. Materials Letters, 59(14-15), 1967-1970.
[8] Huang, X., Wu, J., Guo, R., Lin, Y., & Zhang, P. (2014). Aligned nickel–cobalt oxide nanosheet arrays for lithium ion battery applications. International journal of hydrogen energy, 39(36), 21399-21404.
[9] El-Kemary, M., Nagy, N., & El-Mehasseb, I. (2013). Nickel oxide nanoparticles: synthesis and spectral studies of interactions with glucose. Materials Science in Semiconductor Processing, 16(6), 1747-1752.
[10] Anand, G. T., Nithiyavathi, R., Ramesh, R., Sundaram, S. J., & Kaviyarasu, K. (2020). Structural and optical properties of nickel oxide nanoparticles: Investigation of antimicrobial applications. Surfaces and Interfaces, 18, 100460.
[11Ramesh, R., Yamini, V., Sundaram, S. J., Khan, F. L. A., & Kaviyarasu, K. (2021). Investigation of structural and optical properties of NiO nanoparticles mediated by Plectranthus amboinicus leaf extract. Materials Today: Proceedings, 36, 268-272.
[12] Nakate, U. T., Patil, P., Choudhury, S. P., & Kale, S. N. (2018). Microwave assisted synthesis of Co3O4 and NiO nanoplates and structural, optical, magnetic characterizations. Nano-Structures & Nano-Objects, 14, 66-72.
[13] Murugesan, A., Loganathan, M., Kumar, P. S., & Vo, D. V. N. (2021). Cobalt and nickel oxides supported activated carbon as an effective photocatalysts for the degradation Methylene Blue dye from aquatic environment. Sustainable Chemistry and Pharmacy, 21, 100406.
[14] Din, M. I., Nabi, A. G., Rani, A., Aihetasham, A., & Mukhtar, M. (2018). Single step green synthesis of stable nickel and nickel oxide nanoparticles from Calotropis gigantea: catalytic and antimicrobial potentials. Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management, 9, 29-36.
[15] Aravind, M., Ahmad, A., Ahmad, I., Amalanathan, M., Naseem, K., Mary, S. M. M., ... & Zuber, M. (2021). Critical green routing synthesis of silver NPs using jasmine flower extract for biological activities and photocatalytical degradation of methylene blue. Journal of Environmental Chemical Engineering, 9(1), 104877.
[16 ] Hou, J., Wang, Y., Zhou, J., Lu, Y., Liu, Y., & Lv, X. (2021). Photocatalytic degradation of methylene blue using a ZnO/TiO2 heterojunction nanomesh electrode. Surfaces and Interfaces, 22, 100889.
[17] Soto-Robles, C. A., Nava, O., Cornejo, L., Lugo-Medina, E., Vilchis-Nestor, A. R., Castro-Beltrán, A., & Luque, P. A. (2021). Biosynthesis, characterization and photocatalytic activity of ZnO nanoparticles using extracts of Justicia spicigera for the degradation of methylene blue. Journal of Molecular Structure, 1225, 129101.
[18] Nassar, M. Y., Aly, H. M., Abdelrahman, E. A., & Moustafa, M. E. (2017). Synthesis, characterization, and biological activity of some novel Schiff bases and their Co (II) and Ni (II) complexes: a new route for Co3O4 and NiO nanoparticles for photocatalytic degradation of methylene blue dye. Journal of Molecular Structure, 1143, 462-471.
[19] Varunkumar, K., Hussain, R., Hegde, G., & Ethiraj, A. S. (2017). Effect of calcination temperature on Cu doped NiO nanoparticles prepared via wet-chemical method: structural, optical and morphological studies. Materials science in semiconductor processing, 66, 149-156.
[20]- Al-Janaby, A. Z., & Al-Jumaili, H. S. (2016). Structural, optical and sensitive properties of Ag-Doped tin oxide thin films. Int Res J Eng Technol, 3(03).
[21]Fahad, O. A., Al-Jumaili, H. S., & Suhail, M. H. (2016). Studies on spray pyrolysis Sn [O. sub. 2]:[In. sub. 2][O. sub. 3] thin films for N [O. sub. 2] gas sensing application. Advances in Environmental Biology, 10(12), 89-98.
[22]- Suhail Mahdi Hasan, Al-Jumaili H.S., Abdullah Omed Gh, Characterization and NO2 gas sensing performance of CdO: In 2 O 3 polycrystalline thin films prepared by spray pyrolysis technique. SN Applied Sciences, 2019. 1(1): p. 69
[23]- Zhao, K., Gu, G., Zhang, Y., Zhang, B., Yang, F., Zhao, L., ... & Du, Z. (2018). The self-powered CO2 gas sensor based on gas discharge induced by triboelectric nanogenerator. Nano Energy, 53, 898-905.
[24] Al-Jumaili, H. S., & Jasim, M. N. (2019). Preparation And Characterization Of Zno: Sno2 Nanocomposite Thin Films On Porous Silicon As H2s Gas Sensor. Journal of Ovonic Research, 15(1), 81-87.
[25] Joshi, G., Rajput, J. K., & Purohit, L. P. (2021). SnO2–Co3O4 pores composites for CO2 gas sensing at low operating temperature. Microporous and Mesoporous Materials, 326, 111343.
[26] Molina, A., Escobar-Barrios, V., & Oliva, J. (2020). A review on hybrid and flexible CO2 gas sensors. Synthetic Metals, 270, 116602.
[27Alwan, A. M., & Dheyab, A. B. (2017). Room temperature CO2 gas sensors of AuNPs/mesoPSi hybrid structures. Applied Nanoscience, 7(7), 335-341..
[28] Grabowski, R., Słoczynski, J., Sliwa, M., Mucha, D., Socha, R. P., Lachowska, M., & Skrzypek, J. (2011). Influence of polymorphic ZrO2 phases and the silver electronic state on the activity of Ag/ZrO2 catalysts in the hydrogenation of CO2 to methanol. ACS Catalysis, 1(4), 266-278.
[29] Nasrollahzadeh, M., & Sajadi, S. M. (2015). Green synthesis of copper nanoparticles using Ginkgo biloba L. leaf extract and their catalytic activity for the Huisgen [3+ 2] cycloaddition of azides and alkynes at room temperature. Journal of colloid and interface science, 457, 141-147.
[30]- Jamal, M. S., Shahahmadi, S. A., Chelvanathan, P., Alharbi, H. F., Karim, M. R., Dar, M. A., ... & Akhtaruzzaman, M. (2019). Effects of growth temperature on the photovoltaic properties of RF sputtered undoped NiO thin films. Results in Physics, 14, 102360.
[31] Wang, X. W., Zheng, D. L., Yang, P. Z., Wang, X. E., Zhu, Q. Q., Ma, P. F., & Sun, L. Y. (2017). Preparation and electrochemical properties of NiO-Co3O4 composite as electrode materials for supercapacitors. Chemical Physics Letters, 667, 260-266..
[32]- Greenaway, D. L., & Harbeke, G. (2015). Optical Properties and Band Structure of Semiconductors: International Series of Monographs in The Science of The Solid State (Vol. 1). Elsevier..
التنزيلات
منشور
إصدار
القسم
الرخصة

هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Copyright Notice
Authors retain copyright and grant the SJPAS journal right of first publication, with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in Samarra Journal of Pure and Applied Science.
The Samarra Journal of Pure and Applied Science permits and encourages authors to archive Pre-print and Post-print items submitted to the journal on personal websites or institutional repositories per the author's choice while providing bibliographic details that credit their submission, and publication in this journal. This includes the archiving of a submitted version, an accepted version, or a published version without any Risks.



