Przedmiotem prac badawczych było opracowanie elektrochemicznych sensorów chloru i amoniaku oraz przetestowanie ich działania. Etapem pośrednim badań była synteza elektrolitów stałych, czyli przewodników superjonowych oraz określenie ich własności.
Skład fazowy przygotowanych materiałów wyznaczano metodą dyfrakcyjnej spektroskopii rentgenowskiej XRD. Podczas ustalania własności elektrycznych korzystano z metody elektrycznej spektroskopii impedancyjnej EIS. Mikrostrukturę jednego z materiałów, tj. BFO zobrazowano metodą skaningowej mikroskopii elektronowej SEM. Podczas ustalania warunków kalcynacji i spiekania tlenochlorku lantanu została wykorzystana technika termicznej analizy różnicowej i termograwimetrii DTA&TG.
W pracy opisano cztery wykonane konstrukcje potencjometrycznych sensorów chloru, a mianowicie:
Pt |La0,9Mg01OCl0,9| Pt, (1)
Pt |Nasicon| Pt,(2)
RuO2-NaCl |Nasicon| Pt,(3)
LaOCl |8YSZ| Pt(4)
oraz jeden rezystancyjny sensor amoniaku: Pt |BiFeO3| Pt (5)
Powyższe sensory przetestowano w szerokim spektrum temperatur oraz dla szerokiego zakresu stężeń oznaczanych gazów. Polegało to na rejestrowaniu dynamicznych charakterystyk sensorowych podczas kontrolowanego zmieniania składu atmosfery zadawanej na element gazoczuły każdego z urządzeń. Dla każdego z przetestowanych sensorów wyznaczono optymalną temperaturę działania. Zaproponowano również hipotetyczne mechanizmy pracy sensorów.
Electrochemical chlorine and ammonia gas sensors
The main purpose of the studies was preparation of novel chlorine and ammonia gas sensor constructions as well as investigation of their performance. The first step of the research was synthesis of solid electrolytes and determination of their basic properties. The phase compositions of prepared materials were characterized by X-ray diffraction (XRD) method. The electrical impedance spectroscopy (EIS) was useful during prepared materials electrical properties investigation. The microstructure of BFO material was revealed by scanning electron microscope SEM. Calcination and sintering temperature of lanthanum oxychloride solid electrolyte was determined by differential thermal analysis and thermogravimetry (DTA&TG).
In the thesis four different potentiometric chlorine gas sensor constructions have been described:
Pt |La0,9Mg01OCl0,9| Pt,
Pt |Nasicon| Pt,
RuO2-NaCl |Nasicon| Pt,
LaOCl |8YSZ| Pt
as well was one resistive ammonia gas sensor: Pt |BiFeO3| Pt.
The sensors performance was tested at wide range of temperatures. In order to examine sensing properties of the constructed devices their responses for controlled changes of atmosphere compositions were recorded. For each of the construction the optimal performance temperature was determined and hypothetical working mechanism was explained.
