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Revista mexicana de ingeniería química

versión impresa ISSN 1665-2738

Rev. Mex. Ing. Quím vol.14 no.3 Ciudad de México sep./dic. 2015

 

Catálisis, cinética y reactores

 

SnO2:Agn thin films prepared by SOL-GEL applied as propane gas sensors

 

Películas delgadas SnO2:Agn preparadas por SOL-GEL aplicadas como sensores de gas propano

 

S. Tirado Guerra*

 

Escuela Superior de Física y Matemáticas, Instituto Politécnico Nacional, U.P. "A.L.M.", San Pedro Zacatenco, C.P. 07738, México, D. F., México. * Corresponding author. E-mail: tirado@esfm.ipn.mx Tel.: +55 57296000 Ext.: 55424 Fax.: +55 57296000 Ext.: 55015.

 

Received April 8, 2015;
Accepted July 14, 2015.

 

Abstract

SnO2 thin films were fabricated by the sol-gel process and repeated immersion technique and deposited on soda-lime substrates. Tin chloride was used as precursor of tin, a 0.2 M solution in 2-methoxyethanol as a solvent and the monoethanolamine as a stabilizer was prepared. From silver nitrate a solution in ethanol was prepared and superficially incorporated onto SnO2 films, thus obtaining SnO2:Agn, where n= 0, 1, 3, 5 and 10 times impregnated with silver solution. A series of samples of approximately 150 nm thickness were prepared and were studied. Several layers of Ag were applied superficially on SnO2 films. The thin films thus obtained are characterized by their structure, XRD, morphology by SEM and chemical composition by EDS, grain shape and size, porosity and surface roughness by AFM, and their electrical and optical (UV-Vis). Properties of SnO2:Agn samples to propane gas detection in the range of 0-500 ppm gas concentration were tested operating at temperatures of 23, 100, 200 and 300 °C. The results of a selection of these sensors are presented in this paper.

Keywords: thin films, tin dioxide, sol-gel, gas sensors, propane.

 

Resumen

Películas delgadas de SnO2 fueron crecidas sobre sustratos de vidrio sodo-cálcico empleando la técnica de sol-gel y el procedimiento de inmersión repetida. De cloruro de estaño se preparó una solución a 0.2 M en 2-metoxietanol y la monoetanolamina como estabilizador. La serie de películas preparadas SnO2 resultaron de un espesor de 150 nm aproximadamente. Una vez preparadas dichas películas se modificaron superficialmente depositando nanopartículas de plata, a partir de una solución a baja concentración de nitrato de plata en etanol, empleando la técnica de depósito mencionada anteriormente, obteniendo así la serie SnO2:Agn, con n= 0, 1, 3, 5 y 10, que indica el número de veces que fueron impregnadas con la solución de plata. Ambas series de películas se caracterizaron en su estructura por DRX, morfología por MEB y composición química por EDS, la forma y el tamaño de grano, así como la porosidad y rugosidad por MFA, sus propiedades eléctricas por cuatro y dos puntas, y las ópticas por UV-Vis. Para la serie de películas SnO2:Agn se determinaron sus propiedades como sensores del gas propano en el rango de concentración de 0-500 ppm y operando a temperaturas de 23, 100, 200 y 300 °C. Los resultados de una selección de sensores se presentan en este trabajo.

Palabras clave: películas delgadas, dióxido de estaño, sol-gel, sensores de gases, propano.

 

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Acknowledgement

Author thanks to the SIP-IPN: 20141245 Proyect, to F.J. Camacho and N. Tirado for technical assistance.

 

References

Álvarez-Amparán M. A. and Cedeño Caero L. (2014). Efecto del hidroperóxido de cumeno sobre la desulfuración oxidativa. Revista Mexicana de Ingeniería Química 13, 787-797.         [ Links ]

Carriazo J. G., Ensuncho-Muñoz A. and Almanza O. (2014). Electron paramagnetic resonance (EPR) investigation of TiO2-delaminated clays. Revista Mexicana de Ingeniería Química 13, 473-481.         [ Links ]

Chizhov A. S., Rumyantseva M. N., Filatova D. G., Drozdov K. A., Krylov I. V., Abakumov A. M. and Gaskov A. M. (2014). Visible light activated room temperature gas sensors based on nanocrystalline ZnO sensitized with CdSe quantum dots. Sensors and Actuators B 205, 305-312.         [ Links ]

Colín-Luna J. A., Medina-Mendoza A. K., De los Reyes J. A., Escobar J., Montoya de la Fuente J. A. and Suárez P. R. (2013). Efecto de la relación Si/A1 en la hidrodesulfuración profunda de catalizadores Pt/A1-MCM41. Revista Mexicana de Ingeniería Química 12, 271-282.         [ Links ]

Fort A., Mugnaini M., Rocchi S., Serrano-Santos M. B., Vignoli V. and Spinicci R. (2007). Simplified models for SnO2 sensors during chemical and thermal transients in mixtures of inert, oxidizing and reducing gases. Sensors and Actuators B 124, 245-259.         [ Links ]

Gong H., Wang Y. J., Teo S. C. and Huang L. (1999). Interaction between thin-film tin oxide gas sensor and five organic vapors. Sensors and Actuators B 54, 232-235.         [ Links ]

Haridas D., Sreenivas K. and Gupta V. (2008). Improved response characteristics of SnO2 thin film loaded with nanoscale catalysts for LPG detection. Sensors and Actuators B 133, 270-275.         [ Links ]

Ilican S., Caglar Y. and Caglar M. (2008). Preparation and characterization of ZnO thin films deposited by sol-gel spin coating method. Journal of Optoelectronics and Advanced Materials 10, 2578-2583.         [ Links ]

Jie Z., Li-Hua H., Shan G., Hui Z. and Jing-Gui Z. (2006). Alcohols and acetone sensing properties of SnO2 thin films deposited by dip-coating. Sensors and Actuators B 115, 460-464.         [ Links ]

Kanamori M., Susuki K., Ohya Y. and Takahashi Y. (1994). Analysis of Change in the Carrier Concentration of SnO2 Thin Film Gas Sensor. Japan Journal Applied Physics 33, 6680-6683.         [ Links ]

Kappler J., Tomescu A., Barsan N. and Weimar U. (2001). CO consumption of Pd doped SnO2 based sensors. Thin Solid Films 391, 186-191.         [ Links ]

Kennedy M. K., Kruis F. E., Fissan H., Nienhaus H., Lorke A. and Metzger T. H. (2005). Effect of in-flight annealing and deposition method on gas-sensitive SNOx films made from size-selected nanoparticles. Sensors and Actuators B 108,6269.         [ Links ]

Kiss G., Pintér Z., Perczel I. V., Sassi Z. and Réti F. (2001). Study of oxide semiconductor sensor materials by selected methods. Thin Solid Films 391, 216-223.         [ Links ]

Koziej D., Thomas K., Barsan N., Thibault-Starzyk F. and Weimar U. (2007). Influence of annealing temperature on the CO sensing mechanism for tin dioxide based sensors-Operando studies. Catalysis Today 126, 211-218.         [ Links ]

Li, G.-J., Zhang X.-H. and Kawi S. (1999). Relationships between sensitivity, catalytic activity, and surface areas of SnO2 gas sesnors. Sensors and Actuators B 60, 64-70.         [ Links ]

Luna-Sánchez R. A., Zermeño-Resendiz B. B., Moctezuma E., Contreras-Bermúdez R. E., Leyva E. and López-Barragán M. A. (2013). Fotodegradación de omeprazol en solución acuosa utilizando TiO2 como catalizador. Revista Mexicana de Ingeniería Química 12, 85-95.         [ Links ]

Maldonado A., Mallén-Hernández S. A., Vega-Pérez J., Olvera M. de la L. and Tirado-Guerra S. (2009). Chromium doped zinc oxide thin films deposited by chemical spray used in photo-catalysis and gas sensing. Revista Mexicana de Física S 55, 90-94.         [ Links ]

Maldonado A., Mallén-Hernández S. A., Tirado-Guerra S. and Olvera M. de la L. (2010). Titanium dioxide thin films deposited by the sol-gel technique starting from titanium oxy-acetyl acetonate: gas sensing and photocatalyst applications. Phys. Status Solidi C 7, No. 9, 2316-2320.         [ Links ]

Matsushima Y., Nemoto Y., Yamazaki T., Maeda K. and Suzuki T. (2003). Fabrication of SnO2 particle layer on the glass substrate using electrospray pyrolysis method and the gas sensitivity for H2. Sensors and Actuators B 96, 133-138.         [ Links ]

Padilla J. M., del Ángel G., Bertin V., Cortés-López A. J., Fierro J. L. G. and Poisot M. (2013). Combustión de tolueno en catalizadores de Pd y Pt soportados en γ -Al2O3 y γ-Al2O3-Ce. Revista Mexicana de Ingeniería Química 12, 73-83.         [ Links ]

Safanova O. V., Rumyantseva M. N., Ryabova L. I., Labeau M., Delabouglise G. and Gaskov A. M. (2001). Effect of combined Pd and Cu doping on microstructure, electrical and gas sensor properties of nanocrystalline tin dioxide. Materials Science and Engineering B 85, 43-49.         [ Links ]

Sahner K., Schonauer D., Matam M., Post M., and Moos R. (2008). Selectivity enhancement of p-type semiconducting hydrocarbon sensors-The use of sol-precipitated nano-powders. Sensors and Actuators B 130, 470-476.         [ Links ]

Schmid W., Barsan N. and Weimar U. (2003). Sensing of hydrocarbons with tin oxide sensors: possible reaction path as revealed by consumption measurement. Actuators B 103, 232-236.         [ Links ]

Schmid W., Barsan N. and Weimar U. (2004). Sensing of hydrocarbons and CO in low oxygen conditions with tin dioxide sensors: possible conversion path. Sensors and Actuators B 103, 362-368.         [ Links ]

Shinde V. R., Gujar T. P. and Lokhande C. D. (2007). LPG sensing properties of ZnO films prepared by spray pyrolysis method: Effect of molarity of precursor. Sensors and Actuators B120, 551-559.         [ Links ]

Amornpitoksuk P. and Suwanboon S. (2013). Structure, morphology, photocatalytic and antibacterial activities of ZnO thin films prepared by dip-coating method. Advanced Powder Technology 24, 275-280.         [ Links ]

Soleimanpour A. M., Hou Y. and Jayatissa A. H. (2011). The effect of UV irradiation on nanocrystalline zinc oxide thin films related to gas sensing characteristics. Applied Surface Science 257, 5398-5402.         [ Links ]

Suchea M., Christoulakis S., Moschovis K., Katsarakis N. and Kiriakidis G. (2006). ZnO transparent thin films for gas sensor applications. Thin Solid Films 515, 551-554.         [ Links ]

Suh S., Zhang Z., Chu W. K. and Hoffman D. M. (1999). Atmospheric-pressure chemical vapor deposition of fluorine-doped tin oxide thin films. Thin Solid Films 345, 240-243.         [ Links ]

Yang H-Y., Cheng X-L., Zhang X-F., Zheng Z-K., Tang X-F., Xu Y-M., Gao S., Zhao H. and Huo L-H. (2014). A novel sensor for fast detection of triethylamine based on rutile TiO2 nanorods arrays. Sensors and Actuators B 205, 322-328.         [ Links ]

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