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Liquefied petroleum gas sensing performance of solochemically synthesized ZnO nanorods: Role of precursors and fractal analysis
Sensors and Actuators A: Physical ( IF 4.1 ) Pub Date : 2022-08-03 , DOI: 10.1016/j.sna.2022.113800
Sujata R. Shinde , Vandana P. Shinde

Nanorods of ZnO were grown successfully using a template free solochemical route using zinc chloride, zinc nitrate and zinc acetate precursors at 70 °C. The structural and morphological analysis of synthesized all ZnO samples were tested by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR), transmission electron microscopy (TEM) techniques. Whole pattern fitting of XRD patterns shows less strain in unit cell is observed in case of ZnO sample synthesized from zinc chloride precursor. Variations in aspect ratios of ZnO nanorods synthesized using different precursors were observed from TEM results. The ZnO nanorods composed thin films were fabricated via spin coating technique and its liquefied petroleum gas (LPG) sensing performance was investigated. The surface topographical studies and fractal analysis of these films were examined by atomic force microscopy (AFM). These results reveals that thin film composed ZnO nanorods prepared using zinc chloride precursor possess average roughness ~133 nm and fractal dimension ~ 2.42, which is higher than other films. This film exhibits maximum gas response ~502 towards 50 ppm LPG, along with low response and recovery time, repeatability, great selectivity as compared with thin films synthesized from other precursors. The reason of enhancement of gas response for ZnO thin film synthesized using precursor zinc chloride as compared to zinc acetate and zinc nitrate is explained on the basis of aspect ratio and fractal roughness. The LPG sensing mechanism towards ZnO nanorod is also discussed.



中文翻译:

单独化学合成 ZnO 纳米棒的液化石油气传感性能:前体的作用和分形分析

使用氯化锌、硝酸锌和乙酸锌前体在 70°C 下使用无模板的单化学途径成功地生长了 ZnO 纳米棒。通过 X 射线衍射 (XRD)、傅里叶变换红外 (FTIR)、透射电子显微镜 (TEM) 技术测试合成的所有 ZnO 样品的结构和形态分析。XRD 图案的整体图案拟合显示,在由氯化锌前体合成的 ZnO 样品的情况下,在晶胞中观察到的应变较小。从 TEM 结果中观察到使用不同前体合成的 ZnO 纳米棒的纵横比的变化。通过旋涂技术制备了ZnO纳米棒组成的薄膜,并研究了其液化石油气(LPG)传感性能。通过原子力显微镜(AFM)检查这些薄膜的表面形貌研究和分形分析。这些结果表明,使用氯化锌前驱体制备的薄膜组成的 ZnO 纳米棒具有~133 nm 的平均粗糙度和~2.42 的分形维数,高于其他薄膜。与由其他前体合成的薄膜相比,该薄膜对 50 ppm LPG 的气体响应最大约为 502,响应时间和恢复时间短,可重复性好,选择性高。与醋酸锌和硝酸锌相比,使用前驱体氯化锌合成的 ZnO 薄膜的气体响应增强的原因基于纵横比和分形粗糙度进行了解释。还讨论了对 ZnO 纳米棒的 LPG 传感机制。这些结果表明,使用氯化锌前驱体制备的薄膜组成的 ZnO 纳米棒具有~133 nm 的平均粗糙度和~2.42 的分形维数,高于其他薄膜。与由其他前体合成的薄膜相比,该薄膜对 50 ppm LPG 的气体响应最大约为 502,响应时间和恢复时间短,可重复性好,选择性高。与醋酸锌和硝酸锌相比,使用前驱体氯化锌合成的 ZnO 薄膜的气体响应增强的原因基于纵横比和分形粗糙度进行了解释。还讨论了对 ZnO 纳米棒的 LPG 传感机制。这些结果表明,使用氯化锌前驱体制备的薄膜组成的 ZnO 纳米棒具有~133 nm 的平均粗糙度和~2.42 的分形维数,高于其他薄膜。与由其他前体合成的薄膜相比,该薄膜对 50 ppm LPG 的气体响应最大约为 502,响应时间和恢复时间短,可重复性好,选择性高。与醋酸锌和硝酸锌相比,使用前驱体氯化锌合成的 ZnO 薄膜的气体响应增强的原因基于纵横比和分形粗糙度进行了解释。还讨论了对 ZnO 纳米棒的 LPG 传感机制。与由其他前体合成的薄膜相比,该薄膜对 50 ppm LPG 的气体响应最大约为 502,响应时间和恢复时间短,可重复性好,选择性高。与醋酸锌和硝酸锌相比,使用前驱体氯化锌合成的 ZnO 薄膜的气体响应增强的原因基于纵横比和分形粗糙度进行了解释。还讨论了对 ZnO 纳米棒的 LPG 传感机制。与由其他前体合成的薄膜相比,该薄膜对 50 ppm LPG 的气体响应最大约为 502,响应时间和恢复时间短,可重复性好,选择性高。与醋酸锌和硝酸锌相比,使用前驱体氯化锌合成的 ZnO 薄膜的气体响应增强的原因基于纵横比和分形粗糙度进行了解释。还讨论了对 ZnO 纳米棒的 LPG 传感机制。与醋酸锌和硝酸锌相比,使用前驱体氯化锌合成的 ZnO 薄膜的气体响应增强的原因基于纵横比和分形粗糙度进行了解释。还讨论了对 ZnO 纳米棒的 LPG 传感机制。与醋酸锌和硝酸锌相比,使用前驱体氯化锌合成的 ZnO 薄膜的气体响应增强的原因基于纵横比和分形粗糙度进行了解释。还讨论了对 ZnO 纳米棒的 LPG 传感机制。

更新日期:2022-08-03
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