NOVEL SYNTHESIS OF CORE-SHELL THIN FILMS FOR HYDROGEN SENSING APPLICATION. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Dana- MSE 2.pdf - Updated Version Restricted to Repository staff only until 13 October 2026. Download (3MB)

Arabic Abstract

تقدم هذه الرسالة نهجًا مبتكرًا لتصنيع أغشية رقيقة نانوية ذات بنية نواة-غلاف من الذهب/البلاديوم باستخدام تقنية الرش المهبطي، وهي إحدى تقنيات الترسيب الفيزيائي بالبخار، بهدف تحسين أداء استشعار الهيدروجين. تستعرض الدراسة ترسيب طبقات الذهب والبلاديوم على ركائز مختلفة، بما في ذلك أكسيد القصدير المطعّم بالفلوروأكسيد التنجستن، يليها التلدين الحراري لتحفيز تكوين جسيمات نانوية ذات بنية نواة-غلاف. تم إجراء تحليلات بنيوية ومورفولوجية باستخدام تقنيات مختلفة تتضمن جهاز حيود الأشعة السينية، ميكروسكوب الماسح الإلكتروني و ميكرسكوب القوى الذرية وغيرها ، وأكدت النتائج تكوين بنية نواة-غلاف محددة جيدًا. كما أظهرت الأغشية الرقيقة خصائص ممتازة لاستشعار الهيدروجين، بما في ذلك الحساسية العالية، وسرعة الاستجابة/الاسترجاع، والانتقائية القوية، والاستقرار طويل الأمد. وقد ساهمت التأثيرات التآزرية بين غلاف البلاديوم، ونواة الذهب، وطبقة الأساس من مادة التنجستين في تعزيز النشاط التحفيزي ونقل الإلكترونات بشكل كبير، مما يجعل هذا النظام المادي مرشحًا واعدًا لأجهزة استشعار الهيدروجين من الجيل القادم في البيئات القاسية.

English Abstract

This thesis presents a novel approach for synthesizing core–shell nanoparticles such as Palladium (Pd)/Gold (Au) thin films using a sputtering technique for enhancing hydrogen sensing performance. The research explores the deposition of Au and Pd layers onto various substrates, including fluorine-doped tin oxide (FTO) and tungsten (WO₃), followed by thermal annealing to induce Pd/Au core–shell nanoparticle formation. Structural and morphological analyses were conducted using XRD, SEM, EDX, XPS, and AFM, confirming the formation of well-defined unform core–shell structure. The core-shell Au/Pd nanoparticles decorated WO3 thin films demonstrated excellent hydrogen sensing characteristics, including high sensitivity, rapid response/recovery times, strong selectivity, and long-term stability. The synergistic effects between the Pd shell, Au core, and WO₃ base layer significantly enhanced catalytic activity and electron transport, positioning this material system as a promising candidate for next-generation hydrogen sensors in harsh environments.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Environmental Engineering Chemical Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Materials Science and Engineering
Committee Advisor:	Drmosh, Qasem
Committee Members:	Al-Sayoud, Abduljabar and Qadri, Syed
Depositing User:	DANAH ALFADHIL (g202213480)
Date Deposited:	28 Oct 2025 06:04
Last Modified:	28 Oct 2025 06:04
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143727