“TABIIY FANLAR: DOLZARB MUAMMOLAR VA ULARNING YECHIMLARI”
119
АТРОФ-МУҲИТНИ АСРАШ ХАМДА ОПТИМИЗАЦИЯЛАШДА ТАБИИЙ
ФАНЛАРНИНГ ДОЛЗАРБ МУАММОЛАРИНИ ХАЛ ЭТИШДА ЗАМОНАВИЙ
СЕНСОРЛАРНИ АҲАМИЯТИ
.
Абдурахманов И.Э*., Абдурахманов Э**.
*СамДУ ноорганик кимё ва материалшунослик кафедраси профессори.
**СамДУ аналитик кимё кафедраси профессори
ergash50@yandex.ru
Аннотоция
.ТЭОС ҳамда CuO-WО
3
, Fe
2
O
3
-TiО
2
ва CoO-ZnO асосида темплант ПЭГ
иштирокида ГСМ ларни олишнинг золь-гель жараёнининг оптимал шароитлари танланган,
ПЭГ иштирокида олинган ГСМ ларнинг таркиби, хоссалари ўрганилган ва ғовак ГСМ нинг
қўлланилиши сенсорни сезгирлигини 10 мартага ошириши аниқланди.
Ўзбекистон Республикаси Президентининг ПҚ-4265-сонли «Кимё саноатини янада
ислоҳ қилиш ва унинг инвестицион жозибадорлигини ошириш» тўғрисидаги, ПҚ-4805-сон
«Кимѐ ва биология йўналишларида узлуксиз таълим сифатини ва илм-фан
натижадорлигини ошириш чора тадбирлари тўғрисида»ги, ПҚ-4884-сон «Таълим-тарбия
тизимини янада такомиллаштиришга оид қўшимча чора-тадбирлар тўғрисида»ги
қарорлари белгиланган вазифаларни амалга оширишда ва атроф-муҳитни асраш хамда
оптимизациялашда табиий фанларнинг долзарб муаммоларини хал этишда замонавий
сенсорларни яратилиши мухим аҳамиятга эга
.
Бугунги кунда дунёда саноатни жадал ривожланиши натижасида вужудга келган
экологик муаммоларни ҳал этишда, айниқса, атмосфера ҳавоси мониторинги муаммосини
ҳал этишда селектив усуллар ва сезгир кимёвий сенсорларни қўллаш муҳим аҳамият касб
этиб бормоқда. Айниқса бу борада нанотехнологияларни қўллаш орқали кичик ўлчамли,
ишлаш ресурси катта, юқори аниқлик ва тезкорликни таъминловчи сенсорлар ишлаб
чиқариш ва уларни қўлланиш соҳасини кенгайтириш муҳим илмий-амалий аҳамиятга эга.
Дунёда атроф-муҳитни ифлослантирувчи заҳарли ва портловчан бирикмаларни,
жумладан NH
3
, H
2
S ва CH
4
нинг назоратида кимёвий сенсорлар кенг қўлланилиб
келинмоқда. Шу сабабли NH
3
, H
2
S CH
4
ни сезгир ва селектив яримўтказгичли сенсорларини
ишлаб чиқиш ва бу сенсорлар учун газсезгир материал (ГСМ) ларнинг мақбул таркибини
танлаш бўйича тадқиқотлар олиб борилмоқда. Бу борада металл оксидларидан фойдаланган
ҳолда золь-гель технология асосида селектив ГСМ лар ҳосил қилиш жараёнлари
қонуниятларини аниқлаш ва оптимал шароитларини топиш ҳамда юқори эффектив
яримўтказгичли сенсорлар (ЯЎС) ишлаб чиқиш ва уларнинг метрологик тавсифини ўрганиш
алоҳида аҳамият касб этади.
Республикамизда маҳаллий хом-ашёлар асосида янги турдаги нано тузилишли
материалларни ишлаб чиқариш ва уларни халқ хўжалигининг турли тармоқларига жорий
этишга катта эътибор қаратилган. Натижада нано тузилишли ғовак материалларни олиш ва
улар асосида саноат, тиббиёт, экология муаммоларини ҳал этувчи рақобатбардош, селектив
газ сенсорлари яратишга эришилмоқда.
RESPUBLIKA ILMIY-AMALIY KONFERENSIYASI 7-8-MAY 2025-YIL
120
Ўзбекистон Республикасини янада ривожлантириш бўйича ҳаракатлар стратегиясида
«Маҳаллий хом ашёни чуқур қайта ишлашга асосланган юқори қўшимча қийматли маҳсулот
ва технологияларнинг янги турларини ишлаб чиқариш, шу асосда ички ва ташқи бозорларда
маҳаллий товарларнинг рақобатбардошлигини таъминлаш» вазифалари белгилаб берилган.
Бу борада чиқинди газлар таркибидан (NH
3
, H
2
S ва CH
4
ни) назорат қилиш учун замонавий,
ишончли, экспресс, селектив яримўтказгичли сенсорлар яратиш ҳамда жорий этиш долзарб
вазифа.
ГСМ юзасида газнинг оксидланиши қонуниятларини ўрганиш натижалари
келтирилган. ГСМ га қўйиладиган асосий талаблардан бири унинг аниқланувчи компонентга
нисбатан юқори активлиги ва селективлигидир. ЯЎС нинг ишлаш принципи газ муҳити
таркибининг ўзгаришига мос ГСМ нинг электрофизик хоссаларини ўзгаришига асосланган.
ГСМ юзасига адсорбцияланган кислород электронларни олиб манфий зарядли ионга
айланади. H
2
S, NH
3
ва CH
4
нинг адсарбцияланган кислород билан реакцияси қуйидаги
тенгламаларга мос ўтади.
2NH
3
+ 3O
-
= N
2
+ 3H
2
O + 3е
-
H
2
S + O
-
= SO
2
+ H
2
O + 3e
-
CH
4
+ O
-
= CO
2
+ 2H
2
O + е
-
Реакцияда ажралиб чиққан электронлар ГСМ юзасига ўтиб унинг электр
ўтказувчанлигини оширади. Газ анализи амалиётида ЯЎС нинг юқори сезгирлиги ва
селективлигига унинг ГСМ сифатида актив ва селектив металл оксидларидан фойдаланиши
орқали эришилади. ЯЎС лар яратишга бағишланган тадқиқотлар давомида сезгир ва
селектив катализаторлар танлаш мақсадида TiO
2
, Fe
2
O
3
, ZnO, WO
3
, ZrO
2
, CdO, CuO, CoO ва
бошқа оксидларнинг H
2
S, NН
3
, СH
4
, H
2
, CО сингари қайтарувчи газларни оксидлаш
жараёнидаги активлиги ва селективлиги аниқланди
300 °C да олиб борилган тажрибалар H
2
S, NН
3
ва CH
4
ни ҳаво кислороди билан
таъсирлашиш жараёнида оксидларнинг фаоллигини қуйидаги кетма-кетлигини аниқлаш
имконини берди:
1)
NH
3
:MnO
2
(85,4)>Fe
2
O
3
(76,6)>Cr
2
O
3
(75,8)>V
2
O
5
(73,0)>TiO
2
(71,0)>CdO(68,6)>SnO
2
64,0
)> CuO(55,0)>CoO(48,6)>ZnO(43,0)>MoO
3
(37,4)>WO
3
(33,8)> Bi
2
O
3
(27,0)> ZrO
2
(21,1);
2)
H
2
S
:MnO
2
(76,4)>CuO(66,9)>Cr
2
O
3
(61,8)>WO
3
(60,0)>CdO(56,8)>V
2
O
5
(53,6)>CoO(50,9)
> SnO
2
(48,0)>Fe
2
O
3
(37,1)>ZnO(32,9)>MoO
3
(30,8)> TiO
2
(28,0) >Bi
2
O
3
(25,5);
3)
СH
4
:ZnO(71,6)>CoO(60,7)>MnO
2
(55,8)>CdO(49,6)>Cr
2
O
3
(42,3)>V
2
O
5
(36,4)>CuO(31,4)
> Fe
2
O
3
(26,0)>MoO
3
(24,1)>SnO
2
(20,0)>WO
3
(18,3)> TiO
2
(17,4) >Bi
2
O
3
(11,6).
Тадқиқот натижасида H
2
S, СН
4
ва NH
3
ни яримўтказгичли сенсори газсезгир материали
сифатида индивидуал металл оксидларидан фойдаланиш сенсорнинг селективлиги ва юқори
сезгирлигини таъминлай олмаслигини кўрсатди. Турли параметрларнинг кенг диапазонида
ёнувчи газларни металл оксидларининг бинар аралашмалари иштирокида ҳаво кислороди
билан оксидланиш қонуниятларини ўрганиш натижасида Н
2
S, NН
3
и СН
4
ни селектив
аниқловчи яримўтказгичли сенсорларнинг сезгир элементлари учун қуйидаги юқори
самарали газ сезгир материаллар таркиби ва жараённинг оптимал иш температураси
танланган: H
2
S (t
опт
.= 350
0
С; 95WO
3
+5CuО), NH
3
(t
опт
.= 350
0
С; 95TiO
2
+5Fe
2
O
3
) ва
CH
4
(t
опт
.=
400
0
С; 90ZnO+10СоО). Танланган селектив каталитик тизимлар температура ва
концентрациянинг кенг диапазонида яримўтказгичли газсезгир материал юзасида Н
2
S, NН
3
ва СН
4
нинг оксидланиш жараёнининг юқори активлиги ва селективлигини таъминлайди.
“TABIIY FANLAR: DOLZARB MUAMMOLAR VA ULARNING YECHIMLARI”
121
Кейинги босқичда нанокомпозит металл оксидлари иштирокида NH
3
, H
2
S ва CH
4
нинг
оксидланиш жараёни механизми ва кинетикаси ўрганилди. Реакциянинг йўналишини
аниқлашнинг асосий усулларидан бири ҳосил бўлувчи маҳсулотлар таркибини аниқлашга
асосланган. Тадқиқотлар давомида 10% Fe
2
O
3
+90%TiO
2
иштирокида аммиакнинг
оксидланиш жараёни маҳсулоти таркиби замонавий анализ усуллари ёрдамида назорат
қилинди (жадвал 1).
1-жадвал. NH
3
нинг оксидланиш маҳсулоти таркиби (NH
3
-2,0%, О
2
:NH
3
=10).
1-жадвалдан 90%TiO
2
+10%Fe
2
O
3
иштиро-кида 150-350
0
С температура диапазонида
аммиакнинг оксидла-ниш жараёни маҳсулоти таркибини фақат N
2
дан, 375-450
0
С да N
2
ва
N
2
O аралашмасидан, 450
0
С дан юқорида эса N
2
, N
2
O ва NO дан иборат бўли-шини
кўрамиз. Маҳсулот таркибида N
2
ни ўзгариши 300-350
0
С га мос келувчи максимум орқали
ўтади.
№
Темпера-тура,
0
С Реакцияга
киришган NH
3
,%
Маҳсулот таркиби, %
N
2
N
2
О
NО
1
150
44
44
0
0
2
250
87
87
0
0
3
350
100
100
0
0
4
375
100
91
9
0
6
450
100
39
61
0
6
475
100
19
75
6
7
500
100
8
78
14
450
0
С дан юқорида эса N
2
O миқдорининг кескин ортиши кузатилади. Таҳлил натижалари
150-350
0
Сда 90%TiO
2
+10%Fe
2
O
3
иштирокида NH
3
ни оксидланиш жараёни фақат N
2
ҳосил
бўлувчи (1) тенгламага мос, 375
0
С дан бошлаб жараён параллел равишда N
2
ва N
2
O ҳосил
қилувчи йўналишида (1-2) тенгламага мос ва 475
0
С дан бошлаб эса бир вақтнинг ўзида N
2
,
N
2
O ва NO ҳосил бўлиши билан борувчи (1-3) тенгламага мос боришини курсатади.
2NH
3
+1(1/2)O
2
= N
2
+3H
2
O (1). 2NH
3
+2O
2
=N
2
O+3H
2
O (2)
2NH
3
+2(1/2)O
2
=NO+3H
2
O (3)
Демак 90%TiO
2
+10%Fe
2
O
3
асосидаги сенсор ёрдамида NH
3
ни аниқлашни 300-350
0
С да
олиб бориш мақсадга мувофиқ бўлади.
H
2
S ни оксидланиш механизми ва кинетикасини ўрганиш сенсорнинг параметрларини
яхшилашда муҳим аҳамиятга эга. 90%WO
3
+10%CuO иштирокида H
2
S ни оксидлаш жараёни
бир неча йўналишларда бориши мумкин. H
2
S ни 260
0
С да, 10%СоО+90%ZnO иштирокида
оксидланиш жараёнининг маҳсулоти хроматограммаси 1-расмда келтирилган.
Расм-1. Водород сульфидининг 260
0
С да,
10%СоО+90% ZnO иштирокида оксидланиш
жараёни маҳсулотининг хроматограммаси. 1-
кислород, 2-азот, 3 - водород сульфиди, 4-
сульфит ангидриди, 5-сув.
2
3
4
5
1
Вақт, мин.
4
2
0
6
RESPUBLIKA ILMIY-AMALIY KONFERENSIYASI 7-8-MAY 2025-YIL
122
Расмдан танланган шароитларда реакция маҳсулоти компонентларининг тўлиқ
ажралишини кўрамиз. H
2
S нинг 10%СоО+90%ZnO иштирокида оксидланиш маҳсулоти
таркибининг анализи натижалари 90%WO
3
+10%CuO иштирокида 200-240
0
С оралиғида H
2
S
нинг оксидланиши тўлиқ S ва сув ҳосил бўлувчи тенгламага мос боради. Температуранинг
280-320
0
С диапазонида оксидланиш жараёни маҳсулоти таркибида S ва билан бирга SO
2
нинг мавжудлиги аниқланди. 340
0
С дан бошлаб маҳсулот таркиби фақат SO
2
ва Н
2
О дан
иборат бўлади. 320
0
С гача бўлган температурада ҳосил бўлган S вақт ўтиши билан газсезгир
материал юзасини қоплаши ва натижада сенсор сигналининг пасайишига олиб келиши
мумкин.
Фойдаланилган адабиётлар:
1. Абдурахманов И.Э., Насимов А.М. Водород сульфиди, аммиак ва метаннинг
селектив яримўтказгичли сенсорлари учун катализатор танлаш // ЎзМУ хабарлари.
Ташкент-2020. №3/1. 184-197 б. (02.00.00. № 12).
2. Abdurakhmanov I. E., Begmatov R. Kh., Abdurakhmanov E., Kholboev O. N.,
Kholmirzaev F. F. Metrological parameters of semiconductor sensors of hydrogen sulfide SCS-H
2
S
with membrane coatings based on tungsten and copper oxides // IOP Conference Series: Materials
Science and Engineering. To cite this article: I E Abdurakhmanov et al 2020 IOP Conf. Ser.: Mater.
Sci. Eng. 862 062084 862(2020) 062084. рр.1-6. Doi: 10.1088/1757-899X/862/6/062084. (Scopus).
