A3.2 - Aufklärung des Sensormechanismus von chemoresistiven Metalloxidgassensoren mittels transienter IR-Spektroskopie am Beispiel von goldbeladenem Zinnoxid
- Event
- 22. GMA/ITG-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2024
2024-06-11 - 2024-06-12
Nürnberg - Band
- Vorträge
- Chapter
- A3 - Gassensorik
- Author(s)
- M. Pfeiffer, C. Hess - Technische Universität Darmstadt,Darmstadt
- Pages
- 72 - 79
- DOI
- 10.5162/sensoren2024/A3.2
- ISBN
- 978-3-910600-01-0
- Price
- free
Abstract
In dieser Arbeit wurde transiente IR-Spektroskopie in Form von Modulations-Anregungs-Spektroskopie (engl. Modulation-Excitation Spectroscopy, MES) kombiniert mit phasensensitiver Detektion (PSD) zur mechanistischen Untersuchung von unbeladenem und goldbeladenem Zinnoxid als Sensormaterialien für chemoresistive Metalloxidgassensoren verwendet. In Kombination mit ex situ-Charakterisierung konnten unter in situ-Bedingungen Einblicke in die ablaufenden Oberflächenreaktionen und auftretenden Oberflächenadsorbate gewonnen werden und so neue Oberflächenmechanismen postuliert werden sowie bestehende Mechanismen weiter bestätigt werden. Dabei konnten Indizien für einen Sauerstoff-Spillover von Gold auf die Zinnoxid-Oberfläche anhand der Unterschiede in den IRSpektren von unbeladenem und goldbeladenem Zinnoxid gefunden werden. Durch Anwendung der IRMES konnten die aktiven Spezies der Sensorreaktionen gegenüber den Analyten Ethanol und CO identifiziert werden, als auch neue Oberflächenadsorbate wie CO adsorbiert auf partial negativ geladenen Goldnanopartikeln (CO-Auδ-) beobachtet werden. Für beide Sensormechanismen konnten die aktiven Sauerstoff-Spezies unter Zuhilfenahme der mittels PSD ermittelten Zeitwerte bestimmt werden. Darüber hinaus konnte anhand der Zeitwerte die Rolle von Carbonaten und Carboxylaten in den Sensormechanismen aufgeklärt werden. Diese sind nicht direkt in der primären Sensorreaktion beteiligt, sondern akkumulieren lediglich nach deren Ablauf auf der Oberfläche.