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ISSN : 1225-0562(Print)
ISSN : 2287-7258(Online)
Korean Journal of Materials Research Vol.25 No.5 pp.238-246
DOI : https://doi.org/10.3740/MRSK.2015.25.5.238

Detection of H2S Gas with CuO Nanowire Sensor

Dongsuk Lee, Dojin Kim†, Hyojin Kim
Department of Materials Science and Engineering, Chungnam National University, Daejeon 305-764, Korea
Corresponding author dojin@cnu.ac.kr (D. Kim, Chungnam Nat'l Univ.)
April 2, 2015 May 4, 2015 May 7, 2015

Abstract

H2S is a flammable toxic gas that can be produced in plants, mines, and industries and is especially fatal to human body. In this study, CuO nanowire structure with high porosity was fabricated by deposition of copper on highly porous singlewall carbon nanotube (SWCNT) template followed by oxidation. The SWCNT template was formed on alumina substrates by the arc-discharge method. The oxidation temperatures for Cu nanowires were varied from 400 to 800 °C. The morphology and sensing properties of the CuO nanowire sensor were characterized by FESEM, Raman spectroscopy, XPS, XRD, and currentvoltage examination. The H2S gas sensing properties were carried out at different operating temperatures using dry air as the carrier gas. The CuO nanowire structure oxidized at 800 °C showed the highest response at the lowest operating temperature of 150 °C. The optimum operating temperature was shifted to higher temperature to 300 °C as the oxidation temperature was lowered. The results were discussed based on the mechanisms of the reaction with ionosorbed oxygen and the CuS formation reaction on the surface.


산화구리 나노선 센서의 황화수소 감지특성

이 동석, 김 도진†, 김 효진
충남대학교 공과대학 신소재공학과

초록


    1.서 론

    황화수소 가스는 유독성 오염물질로 잘 알려진 흔한 물 질 중 하나로 지난 수 십 년간 환경과 사람의 건강을 위해 연구되었다.1) 황화수소 가스는 주로 실험실이나 공 장에서 사용되거나 부산물로 생성되는 가스로써 무색의 계란 썩는 특유의 냄새를 가지고 있으며, 매우 유독하고 폭발과 인화성이 있다. 사람이 30 ppm 이하의 농도의 황 화수소 가스에 노출 될 경우 결막염 현상이 일어날 수 있고, 500 ppm 이하의 농도에서는 기관지와 관련된 여 러 문제가 발생할 수 있으며, 1000 ppm이상의 고 농도 에 노출 될 경우 호흡 마비와 혼수상태 등 사람에게 치 명적인 영향을 끼칠 수 있다.2) 사람의 코는 비교적 저 농도의 황화수소 가스도 썩은 계란 냄새로 인지 할 수 있지만,3) 인체의 건강을 위해 보다 낮은 농도에서 황화 수소 가스를 감지하는 것이 매우 중요하다.

    최근에 많이 연구되고 있는 가스 센서는 주로 금속 산 화물 반도체식 가스 센서가 있다. 금속 산화물 반도체 식 가스 센서는 금속 산화물 표면에 흡착되어 있는 산 소와 검출 가스의 반응을 통해 나타나는 반도체의 저항 변화를 측정하는 센서이다. 황화수소 가스를 감지하는 반 도체식 가스 센서로서 주로 연구되고 있는 물질들은 SnO2,4-5) ZnO,6-7) WO3,8-10) In2O3,11-12) CuO13-15) 등이 있 으며, 산화구리가 황화수소 가스에 대한 높은 선택성을 가지고 있다는 것이 보고되었다.15)

    산화구리는 비교적 좁은 1.10-1.71 eV 사이의 밴드갭을 갖는 p-형 반도체로16) 가스센서, 고온 초전도체, 광전 물 질, 전계 방출, 촉매 등 여러 분야에서 활용되고 있는 소재이다.17) 본 논문에서는 다공성 단일벽탄소나노튜브 (SWCNT)를 형틀로 이용하여 만들어진 구리 나노선을 다 양한 온도에서 산화 열처리하여 만들어진 산화구리 나 노선 센서를 제작하였다. 산화온도에 따라 달라지는 여 러 가지 특성들을 분석하고, 황화수소 가스에 대한 센 서의 감지 특성을 측정 후 분석하였다.

    2.실험 방법

    2.1.산화구리-탄소나노튜브 집합체 제작

    본 실험에서 사용한 기판은 바 타입의 Au 전극이 패 터닝 된 2.5 mm × 2.5 mm × 0.23 mm 크기의 알루미나 기판이다. 이 기판을 단일벽 탄소나노튜브 형성을 위한 아크방전로(arc-discharge camber)의 벽면에 부착한 후, 아크 방전으로 단일벽 탄소나노튜브를 형성시키면 탄소 나노튜브는 기판 위로 날라가 붙으며 단일벽 탄소나노 튜브가 집합된 층을 형성한다. 이렇게 형성된 탄소나노 튜브 층은 수 마이크론미터 높이로 탄소나노튜브가 서 로 엉킨 형태로 다공성을 갖는데, 단일벽 탄소나노튜브 는 구리를 단일벽 탄소나노튜브 원형에 증착 할 때 구 리가 기판에 직접적으로 증착 되는 것을 막아줄 수 있 도록 충분한 두께를 생성해준다.

    형성된 단일벽 탄소나노튜브 집합체는 400 °C에서 2 시 간 동안 열처리하여 비정질의 탄소 성분을 제거시켰다. 그 위에 구리 박막을 스퍼터 증착하면 구리가 탄소나노 튜브 외벽에 증착되면서 다공성의 구리 나노선 집합체 로 변한다. 구리는 DC magnetron sputtering 방법으로 2 인치 크기의 구리 타겟(순도 99.99 %)을 이용하여 증 착 하였다. 구리의 증착은 아르곤 분위기에서 3.3 × 10–3 Torr 압력과 30W의 플라즈마 파워에서 100 nm 두께로 증착 시켰다. 이후 열처리 노를 통해 대기 중에서 400, 500, 600, 700, 800 °C의 온도로 2 시간 동안 산화시켰 다. 센서 제조 방법에 대한 간단한 모식도는 Fig. 1과 같다.

    2.2.측정분석

    제조된 산화구리 나노선 구조의 표면 형태는 field emission scanning electron microscopy(FE-SEM, JSM- 700F, JEOL)로 관찰하였다. 결정구조는 X-ray diffraction (XRD, X'pert PRO-MPD, PAN alytical, Netherland)로 측정하였으며, 원자간 결합 특성은 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS, VG Multilab 2000, ThermoVG Scientific, UK)로 측정하였다. 라만 스펙트럼은 Raman spectrometer( Horiba Jobin Yvon, LabRAM HR-800, France) 로 측정하였다.

    2.3.가스감지특성 측정

    제조된 산화구리 나노선 구조의 전기적 특성과 가스 감 응 특성은 스테인리스 강 챔버, 히터, 온도 조절 장치, MFC 시스템, 전류 측정 장치, 그리고 컴퓨터로 구축한 측정 시스템을 통해 측정하였으며 그 모식도는 Fig. 2 와 같다. 측정 가스는 5 ppm의 황화수소 가스이며 희석 가스로는 dry air를 사용하였고, MFC를 통해 스테인리 스 강 챔버 안으로 흘려준다. 센서의 저항 변화 측정은 Keithley 6487 picoameter/voltage source를 통해 이루어 지고, 컴퓨터를 통해 그 신호를 읽어내어 결과를 얻는 다. 센서 감도 S는 S(%) = (RRO / RO) × 100 의 식을 통해 계산하는데, 이때 RO는 dry air를 흘려줄 때의 저 항값이며, R은 황화수소 가스를 흘려주었을 때의 저항 값을 나타낸다.

    3.결과 및 고찰

    3.1.산화구리 나노선의 측정분석

    아크 방전법을 이용하여 제조한 단일벽 탄소나노튜브 원형을 활용하여 스퍼터링 공정을 통해 제조한 산화구 리 나노선의 표면 형상을 살펴보았다. Fig. 3에서는 공 정 순서에 따라 형성된 시편의 SEM 사진을 보여준다. Fig. 3(a)는 400 °C, 500 °C, 600 °C, 700 °C, 800 °C에서 기판 위에 아크방전법으로 형성된 단일벽 탄소나노튜브 집합체인데 높은 다공성을 갖는 구조임을 확인 할 수 있 다. Fig. 3(b)는 단일벽 탄소나노튜브 형틀에 구리층을 증 착 시킨 형상으로 구리 원자들이 탄소나노튜브 외부에 증착되어 구리 나노선을 이루고 있는 모습을 볼 수 있 으며, 구리 원자가 탄소나노튜브를 무너트리지 않고 다 공성 구조를 잘 이루고 있는 모습을 확인 할 수 있다.

    Fig. 3c-h는 형성된 Cu-SWCNT 집합체를 400 °C, 500 °C, 600 °C, 700 °C, 800 °C에서 산화 열처리시킨 후의 형상을 보여준다. 산화열처리에 의해서 구리는 산소와 반 응하여 산화구리 나노선을 형성하는 반면, 탄소나노튜브 는 열분해하여 타서 날라가는 일련의 과정을 겪는다. 특 히 600 °C 이상에서는 탄소나노튜브가 완전히 타서 없 어지는 것으로 알려져 있다. 산화열처리 후 형성된 산 화구리 나노선은 다공성 구조를 무너트리지 않으며 잘 유지되는 모습을 확인할 수 있다. 또한 열처리 온도가 올라갈수록 facet이 형성된 결정립 형상이 뚜렷해 지는 모습을 관찰할 수 있다.

    제조된 산화구리 나노선의 라만분광기 측정 결과를 Fig. 4에 나타내었다. 400 °C 이상에서 산화열처리한 모든 시 편에서 세 개의 분광밴드 피크가 290, 338, 624 cm–1 근 처에서 측정되었다. 이것은 기존에 보고된 단결정 산화 구리 벌크에서의 측정값인 303, 350, 636 cm–1에 비해 10 cm–1 이상 낮은 값을 보이는데,18) 이는 사이즈 효과 에 의한 것이라고 알려져 있다.19) 열처리 온도가 증가할 수록 밴드 피크의 반치폭(FWHM) 값이 감소하게 되는 데 이는 산화구리 결정립의 결정질이 향상되었기 때문 이다.20) 또한, 열처리 온도가 증가함에 따라 분광밴드의 피크가 커지고, 날카롭게 변하며, 파상수가 높은 쪽으로 약간 이동하는데, 이것은 결정립의 크기가 커짐으로 인 해 나타나는 현상이라고 보고되었다.19)

    Fig. 5(a)는 열처리 온도에 따른 산화구리 나노선의 XRD 분석 결과이며 Fig. 5(b)는 800 °C 산화열처리 시 편의 XRD 패턴(위쪽)과 Inorganic Crystal Structure Database(ICSD, #98-008-7122)에 수록된 CuO의 패턴(아 래쪽)을 비교한 것으로 잘 일치하는 것을 볼 수 있다. XRD 패턴에 나타나는 회절 피크들은 모두 monoclinic 산화구리의 회절피크들로만 구성되며 단일벽 탄소나노튜 브와 연관된 회절피크는 검출되지 않았다. 이는 산화열 처리 효과에 의한 것으로, 단일벽 탄소나노튜브는 300 °C 부터 타기 시작하여 점점 탄소의 양이 감소하게 되고, 700 °C에서 탄소나노튜브의 잔여물이 전부 제거된다.21) 열 처리 과정에서 구리는 산소와 반응하여 아산화구리를 형 성하기 시작하는데, 350 °C 이전까지는 산화구리 상이 관 측되지 않으며 그 이상의 온도에서부터 산화구리 상이 형성되기 시작한다. 고온에서 산화열처리 하여 형성된 산 화구리의 경우 (111)면 회절피크가 (002)면 회절피크에 비 해 더욱 두드러지게 관측되는데22) 이는 Fig. 5(b)의 표 준 시편 측정 결과로 수렴하는 결과로 열처리 온도가 증 가할수록 결정성이 향상되기 때문으로 판단된다.

    산화구리 나노선의 결합 상태를 분석하기 위해 XPS 측 정을 시행하였다. Fig. 6(a)는 열처리 온도에 따른 전체 적인 스펙트럼 분포를 나타낸 것으로 주된 Cu와 O 피 크를 관찰할 수 있으며, C 피크는 열처리 시에 미처 다 제거되지 못한 탄소나노튜브의 잔여물이거나 라만 분석 시에 기본적으로 검출되는 탄소의 피크가 나타났을 가 능성이 있으며, 그 밖의 다른 불순물들은 검출되지 않 았다. Fig. 6(b)는 각각 400 °C, 600 °C, 800 °C 열처리 시 관찰된 Cu2p 구간의 고해상도 결합에너지 스펙트럼 이다. 두 개의 피크는 산화구리에서 관측되는 Cu2p3/2와 Cu2p1/2 피크이며, 다른 두 피크는 아직 알려지지 않은 산화구리의 위성 피크들이다. Fig. 7(a)는 각각 400 °C, 600 °C, 800 °C 열처리 시 O1s 구간의 고해상도 결합에 너지 XPS 스펙트럼이다. 이때 O1s 피크의 결합에너지 는 각각 528.92, 529.17, 529.47 eV로 열처리 온도가 증 가할수록 산소의 결합에너지도 증가하는 것을 볼 수 있 는데 이는 결정성이 향상되면서 나타나는 일반적인 경 향이다. Fig. 7(b-d)는 각 온도 별로 측정된 O1s 피크의 스펙트럼을 분해한 그래프이다. O1s 스펙트럼은 O-Cu(결 합 산소), OH-Cu(Cu(OH)2 구성 산소), O-표면(표면 흡착 산소) 세가지 구성요소로 분해할 수 있으며,23) OriginLab 소프트웨어를 이용하여 세 가지 산소결합 피크로 deconvolution과 fitting 작업을 수행하였다. 측정하고자 하는 가 스는 표면에 흡착되어 있는 산소와 직접 화학반응을 하 므로 가스센서의 감도에 중요한 영향을 끼친다고 알려 져 있다.24) 따라서 기준이 될 수 있는 결합 산소와 표 면과 반응하고 있는 산소 간의 비율을 측정하였는데, 그 결과 열처리 온도가 증가함에 따라 그 비율이 0.11207, 0.11311, 0.15556으로 증가하는 경향을 보였다. 그 원인 은 아직 확실치 않으나 산화열처리 온도가 증가할수록 CuO 결정립의 결정성이 향상되지만, 동시에 표면에 흡 착되는 산소이온의 양도 같이 증가한다는 것을 보여준 다. 이는 SEM 사진에서 관찰되었듯이 산화열처리의 온 도가 증가함에 따라서 결정립의 분화가 분명해지면서 결 정립계의 면적이 늘어난 결과 표면이 증가한 결과로 판 단되나 더욱 자세한 분석이 요구된다.

    3.2.가스감지 특성

    가스센서가 가스와 반응할 때 최대의 반응을 얻어낼 수 있는 최적의 구동 온도를 찾기 위하여 100 °C부터 400 °C까지 50 °C의 간격으로 변화시키면서 5 ppm의 황화수 소 가스를 5 분 동안 흘려주어 가스 감응 실험을 진행 하였다. Fig. 8(a)는 400 °C에서 열처리한 산화구리 나노 선 센서를 작동 온도 별로 반응 감도를 측정한 그래프 이다. 가스를 흘려주기 전의 저항치가 작동온도가 올라 갈수록 낮아지는 것을 확인할 수 있는데 이는 반도체 물 질의 저항-온도 특성이다. 또, 환원성 가스인 황화수소 가 스에 노출되었을 때, 저항이 상승하는 변화를 통해 산 화구리가 p-형의 반도체 물질이라는 것을 확인 할 수 있 다. 산화구리의 p-형 특성은 결정 구조 안의 구리 공공 (Cu1-δO)에 의해 나타나는 것으로 알려져 있다.25)

    400 °C에서 열처리한 센서의 경우, 낮은 작동 온도에 서는 감응도가 크지 않으며 회복도 제대로 이루어지지 않는 것을 확인할 수 있다. 이는 공급되는 열에너지가 작아 가스와 표면 흡착산소와의 반응을 위한 충분한 활 성화에너지가 공급되지 않기 때문이다. 온도가 올라갈수 록 회복속도가 빨라졌으며, 작동온도 300 °C에서 최고 감 응도를 보였다. 이때의 감도는 약 64 % 정도로 나타났 다. Fig. 8(b)는 800 °C에서 열처리한 산화구리 나노선 센서의 작동온도 별 감도 측정 그래프이다. 작동 온도 100 °C 이하에서는 역시 감응 후 회복이 제대로 이루어 지지 않았으며 150 °C이상부터 회복속도가 빨라졌다. 최 고 감도는 작동 온도 150 °C에서 나타났으며, 이때 약 1000 % 이상의 감도를 보였다. 이는 400 °C에서 열처리 한 센서와 비교하였을 때, 약 15 배 이상 높은 수치이 며, 최고의 감도를 보이는 작동 온도가 300 °C에서 150 °C의 낮은 온도로 이동하는 현상을 보였다.

    Fig. 9(b-c))는 400 °C부터 800 °C까지 열처리한 센서를 작동온도 150 °C에서 5 ppm의 황화수소 가스를 흘려주 어 가스 감응 실험을 진행한 그래프이다. Fig. 9(a)에서 초기 저항값이 가장 높은 센서는 800 °C에서 열처리한 센서이고, 열처리 온도가 낮아질수록 저항값은 낮아져서 500 °C에서 가장 낮았다. 400 °C에서 열처리한 센서의 저 항이 다시 높아지는 이유는 상당 부분이 비정질 상태로 결정성 Cu-O 결합이 형성되지 않았기 때문으로 추측된 다. 황화수소 가스를 흘려주었을 때 모든 센서가 가스 와 반응하여 저항이 상승하였고, 5분 뒤에 가스를 흘려 주는 것을 중단했을 때 700 °C, 800 °C에서 열처리한 센 서들만 다시 회복하는 모습을 보였다. Fig. 9(b)는 Fig. 9(a)를 감응도로 변환한 그래프인데 800 °C에서 열처리한 센서가 가장 높은 감도를 보이며 약 100 %이상의 효율 을 보이는 것을 알 수 있다.

    Fig. 10은 여러 열처리온도에서 산화시킨 센서를 모든 작동 온도 구간에서 5 ppm 황화수소에 대한 감도를 측 정하여 종합 정리한 그래프이다. 800 °C에서 열처리한 센 서는 작동온도 150 °C에서 가장 높은 감도를 보였으며, 약 1024 %의 효율을 보였다. 또한 400 °C까지의 온도구 간에서 살펴보았을 때, 각기 다른 온도에서 열처리한 센 서의 최적 작동온도는 열처리온도가 높아질수록 점차 낮 아지는 것을 관찰하였다.

    산화구리가 황화수소에 노출되었을 때 두 가지 거동이 존재한다. 센서가 황화수소 가스에 노출되었을 때, 표면 에 흡착된 산소들(O, O2–, O2)과 환원성 가스인 황화 수소 가스가 다음과 같이 반응하여 저항의 변화가 일어 난다.26)

    H 2 S + 3 O ads H 2 O + SO 2 + 3e
    (1)

    이때, p-형 산화구리에 전자가 공급되어 표면의 홀 축 적(accumulation) 층이 줄어들게 되어 저항이 증가하게 된 다. 이러한 화학반응은 상대적으로 높은 온도에서 활성 화되어 많은 화학센서의 감응 메커니즘으로 설명되고 있 다. 또 다른 메커니즘으로 산화구리와 황화수소의 특별 한 반응에 의한 메커니즘이다. 산화구리가 황화수소에 노 출되었을 때 산화구리가 황화되어 황화구리로 변화하는 거동으로 특히 상온 근처의 낮은 온도에서 관찰되었다.27)

    CuO + H 2 S = CuS + H 2 O
    (2)

    산화구리 나노선의 표면에 형성된 황화구리는 금속 특 성이 있다고 보고되었으며,28-29) 특히 CuO-SnO2와 같은 p-n 접합이 직렬로 연결된 센서 구조에서는 CuO가 H2S 와 반응하여 금속성 CuS로 변화하게 되면 p-n접합이 pp접합으로 변함에 따라 센서의 저항이 감소되는 것을 관 찰하였다.

    이상 지금까지 연구된 결과를 바탕으로 Fig. 10의 현 상을 이해해 보자. Fig. 8에서 온도에 따른 대기 중에서 의 저항 변화를 보면 400 °C 및 800 °C에서 산화열처리 한 두 센서의 경우 모두 반도체 특성을 보이고 있다. Fig. 10에서 보듯이 400 °C 산화열처리 센서의 최적 작동온 도는 300 °C이고, 800 °C 산화열처리 센서의 최적 작동 온도는 150 °C 또는 그 이하 온도이다. 따라서 400 °C 산화열처리 센서에서는 식 (1)의 메커니즘이 우세하고, 800 °C 산화열처리 센서에서는 식 (2)의 메커니즘이 우 세할 것이 예측된다. 고온의 작동온도에서는 dry air의 산 소가 지속적인 산화 반응을 일으켜 황화구리의 생성을 억제하고 식 (1)의 거동이 우세하게 나타나게 될 수 있 다. 그러나 이 메커니즘에 의한 감도는 비교적 낮은 것 을 볼 수 있다. 반면에 800 °C에서 열처리한 센서의 경 우 낮은 작동온도에서 식 (2)의 거동이 더 우세하게 나 타나게 되는데, 이 경우에 저항 변화가 더 커서 높은 감 도를 보인다.

    그러나 본 실험의 경우는 두 센서 경우에서 모두 저 항의 증가가 관찰되고 있음을 주목할 필요가 있다. 산 화구리 나노선이 평행하게 배열된 본 센서 구조에서는 식 (2)에 의해 CuO 표면에 형성되는 CuS는 CuO 나노 선과 평행한 회로를 구성하므로 저항이 낮아지는 효과 를 가져올 것이며, 식 (1)에 의해 표면흡착 산소이온과 의 반응은 저항을 높이는 효과를 가져올 것이 예측된 다. 따라서 식 (1)이 더 우세해야만 실험 결과를 설명 할 수 있으나 결과는 그 반대로 나타났다. 즉 800 °C 산 화열처리 센서의 150 °C에서의 큰 감도를 설명하기 위 해서는 CuS가 CuO 나노선 표면에 형성되면서 Schottky 접촉을 형성함으로써 표면의 홀 축적층이 줄어들거나, 나 아가서 홀 공핍(depletion) 층을 형성하여야 한다. 이러 한 CuS-CuO 접합의 특성은 지금까지 보고되지 않은 내 용으로 부가적인 검증이 필요하다. 한편 800 °C 산화열 처리 센서의 저항은 ~109Ω으로 400 °C 산화열처리 센 서의 ~106Ω 보다 훨씬 크다. 이는 800 °C 산화열처리 센서의 결정성이 더 우수하다는 것을 간접적으로 반증 하는 것이며, 가스와의 반응에 따른 공핍층의 변화가 커 서 감응도가 클 가능성을 내포하고 있다. 그렇다 하드 라도 열처리온도가 다른 시편에서 최적의 작동온도가 변 하는 원인은 현재로서는 불분명하다. SEM 관찰로 일부 확인되었듯이 열처리 온도는 일반적으로 소재의 결정성 과 이에 따른 전기전도도에 영향을 준다는 것이 확인 되 었다. 그러나 식 (2)의 황화반응이 왜 고결정질의 800 °C 산화열처리 센서 구조에서 잘 발생되는지는 아직 밝혀 지지 않았다.

    4.결 론

    단일벽 탄소나노튜브 형틀을 이용하여 제작한 구리 나 노선의 산화열처리 온도를 변수로 하여 제작한 산화구 리 나노선 센서의 황화수소에 대한 감응 특성을 연구 분 석하였다. 제작된 산화구리 나노선은 비교적 넓은 표면 적과 다공성 구조를 지녀 가스 감응에 유리한 형태를 가 지고 있다. 열처리 온도와 작동온도에 따라 감응도가 달 라졌으며, 결정성이 우수하고 전기저항이 상대적으로 큰 800 °C에서 산화열처리 한 센서가 황화수소에 대해 가장 높은 감도를 보였다. 이는 위 센서의 고 저항성 때문에 가스와 반응 시 공핍층의 변화율이 커서 나타난 결과로 판단된다. 특히 이러한 결과를 논리적으로 설명하기 위 해서는 황화구리는 산화구리와 Schottky 접합을 형성해 야 하는데, 이는 부가적으로 연구되어야 할 사항이다.

    Figure

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    Fabrication process of CuO nanowire sensor device using the SWCNT template method.

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    Schematic of the gas sensing property measurement system.

    MRSK-25-238_F3.gif

    SEM images of (a) SWCNT template, (b) Cu coating on the SWCNT template, and CuO nanowires formed by oxidation in air for 2 hours at (c) 400 °C, (d) 500 °C, (e) 600 °C, (f) 700 °C, (g) 800 °C, and (h) high magnification of (g).

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    Raman spectra of CuO nanowires oxidized in air for 2 hours at 400 °C, 500 °C, 600 °C, 700 °C, and 800 °C.

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    (a) X-ray diffraction patterns of CuO nanowires oxidized at different temperatures from 400 °C to 800 °C. (b) shows the standard CuO reference peaks.

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    (a) XPS of CuO nanowires oxidized at various temperatures and (b) high resolution of Cu 2p peak.

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    (a) High resolution XPS peaks of O 1s from CuO nanowires oxidized at various temperatures of 400 °C, 600 °C, and 800 °C. (b)- (d) exhibit deconvolution of the peaks, respectively.

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    The response-recovery behavior measured at various operating temperatures for (a) the 400 °C oxidation and (b) the 800 °C oxidation samples.

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    (a) Summary of the resistance change of the sensors measured at 150 °C and (b) their transformation to sensing responses.

    MRSK-25-238_F10.gif

    10. Summary of the response of the samples to 5 ppm H2S gas against the operating temperature

    Table

    Reference

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