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Cost-effective fabrication of polycrystalline TiO2 with tunable n/p response for selective hydrogen monitoring

Haidry, Azhar Ali und Sun, Linchao und Saruhan-Brings, Bilge und Plecenik, Andrej und Plecenik, Thomas und Shen, Honglie und Yao, Zhengjun (2018) Cost-effective fabrication of polycrystalline TiO2 with tunable n/p response for selective hydrogen monitoring. Sensors and Actuators B-Chemical, 274, Seiten 10-21. Elsevier. doi: 10.1016/j.snb.2018.07.082. ISSN 0925-4005.

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Kurzfassung

In this report, we demonstrate a simple and cost-effective strategy to prepare polycrystalline rutile TiO2 based gas sensors with tunable n/p type response inversion depending on gas concentration, operating temperature, and applied voltage. The effect of surface modification by Ag and Ni thin film on structural, morphological, and gas sensor characteristics is studied in detail. The sensors show excellent sensing performance in terms of sensitivity (sensor response∼25 for 0.1 vol. % H2 diluted in technical air), selectivity (selectivity factor for 0.1 vol. % H2 is about ∼24 against NH3, CH4, and NO2 and ∼8 for CO in the same concentration range), stability (both long-term and short-term), and reaction times (∼0.7 min for 0.1 vol. % H2). The aforementioned performance is recorded at 300 °C with applied voltage of 0.1 V. Excluding the power consumption of sensor heater (typically ∼5 × 10−5 watt), this applied voltage 0.1 V can reduce the power consumption to 3 × 10−10 watt. For the first time, we found a critical point, defined with critical-concentration (Cc), critical-temperature (Tc) and criticalvoltage (VC), at which the response inverses from one kind to another, something intriguing to novel sensing phenomena that can be exploited to tailor the selectivity of the sensors. A physical-chemical sensing model is presented to understand the aforesaid peculiar occurrence.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/122839/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Cost-effective fabrication of polycrystalline TiO2 with tunable n/p response for selective hydrogen monitoring
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Haidry, Azhar AliNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sun, LinchaoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Saruhan-Brings, BilgeBilge.Saruhan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plecenik, AndrejNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plecenik, ThomasNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shen, HonglieNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yao, ZhengjunNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2018
Erschienen in:Sensors and Actuators B-Chemical
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:274
DOI:10.1016/j.snb.2018.07.082
Seitenbereich:Seiten 10-21
Verlag:Elsevier
Name der Reihe:Elsevier
ISSN:0925-4005
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Gas sensor, Memristor, TiO2, Doping, Hydrogen
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Hubschrauber
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L RR - Rotorcraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Der robuste Drehflügler (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Hochtemperatur-und Funktionsschutzschichten
Hinterlegt von: Saruhan-Brings, Dr. Bilge
Hinterlegt am:09 Nov 2018 11:37
Letzte Änderung:21 Jun 2023 15:30

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