كمستشعرات غازات في الحالة الصلبة الرئيسية ، تستخدم مستشعرات غاز أشباه الموصلات المعدنية النانوية على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي ، والمراقبة البيئية ، والرعاية الصحية وغيرها من المجالات لحساسيتها العالية ، وتكلفة التصنيع المنخفضة وقياس الإشارة البسيطة. في الوقت الحاضر ، تركز الأبحاث حول تحسين خصائص استشعار الغاز لمواد استشعار أكسيد المعادن النانوية بشكل رئيسي على تطوير أكاسيد المعادن النانوية ، مثل البنية النانوية وتعديل المنشطات.

مواد استشعار أشباه الموصلات من أكسيد النانو هي بشكل أساسي SNO2 ، ZnO ، Fe2O3 ، VO2 ، IN2O3 ، WO3 ، TIO2 ، إلخ

في الوقت الحاضر ، يتمثل الاتجاه البحث الرئيسي في إعداد المواد النانوية المنظمة ذات مساحة سطح محددة كبيرة ، مثل الأنابيب النانوية ، ومصفوفات النانوروود ، والأغشية النانوية ، وما إلى ذلك. لزيادة قدرة امتزاز الغاز ومعدل انتشار الغاز ، وبالتالي تحسين حساسية وسرعة استجابة المواد. المنشطات الأولية لأكسيد المعادن ، أو بناء نظام النانوية النانوية ، يمكن أن تلعب المكونات المخففة أو المركبة دورًا تحفيزيًا ، ويمكن أيضًا أن تصبح حاملًا إضافيًا لإنشاء البنية النانوية ، وبالتالي تحسين أداء استشعار الغاز الإجمالي لمواد الاستشعار.

1. مواد استشعار الغاز تستخدم أكسيد القصدير النانو (SNO2)

أكسيد القصدير (SNO2) هو نوع من المواد الحساسة للغاز الحساسة العامة. لديها حساسية جيدة للغازات مثل الإيثانول و H2S و CO. تعتمد حساسية الغاز على حجم الجسيمات ومساحة السطح المحددة. السيطرة على حجم SNO2 nanopowder هو المفتاح لتحسين حساسية الغاز.

استنادًا إلى مساحيق أكسيد القصدير النانوي النيدي والزهري ، أعد الباحثون أجهزة استشعار الأفلام السميكة التي لها نشاط تحفيزي أعلى لأكسدة ثاني أكسيد الكربون ، مما يعني ارتفاع نشاط استشعار الغاز. بالإضافة إلى ذلك ، أصبح الهيكل النانوي نقطة ساخنة في تصميم مواد استشعار الغاز بسبب SSA الكبير ، ونشر الغاز الغني وقنوات نقل الكتلة.

2. مواد استشعار الغاز المستخدمة أكسيد الحديد النانو (Fe2O3)

أكسيد الحديد (FE2O3)له شكلان بلوريان: ألفا وجاما ، وكلاهما يمكن استخدامهما كمواد استشعار الغاز ، ولكن خصائص استشعار الغاز لها اختلافات كبيرة. ينتمي α-Fe2O3 إلى بنية corundum ، التي تكون خصائصه الفيزيائية مستقرة. آلية استشعار الغاز الخاصة بها يتم التحكم فيها على السطح ، وحساسيته منخفضة. γ-Fe2O3 ينتمي إلى بنية الإسبنيل وهو مستقل. آلية استشعار الغاز الخاصة بها هي التحكم في مقاومة الجسم بشكل أساسي. إنه يتمتع بحساسية جيدة ولكن ثبات ضعيف ، ويسهل تغييره إلى α-FE2O3 ويقلل من حساسية الغاز.

يركز البحث الحالي على تحسين شروط التوليف للسيطرة على مورفولوجيا الجسيمات النانوية Fe2O3 ، ثم الفحص للمواد الحساسة للغازات ، مثل α-Fe2O3 NanoStructures ، mesopores α-Fe2O3 nanomaterals ، α-fe2o3 ،

3. مواد استشعار الغاز المستخدمة أكسيد الزنك النانو (ZnO)
أكسيد الزنك (ZnO)هي مادة حساسة للسيطرة على السطح. يحتوي مستشعر الغاز المستند إلى ZnO على درجة حرارة تشغيل عالية وضعف انتقائية ، مما يجعله أقل استخدامًا على نطاق واسع من SNO2 و Fe2O3. لذلك ، فإن تحضير بنية جديدة للمواد النانوية ZnO ، وتعديل المنشطات من نانو زينو لتقليل درجة حرارة التشغيل وتحسين الانتقائية هو محور الأبحاث على مواد استشعار غاز نانو زنو.

في الوقت الحاضر ، يعد تطوير عنصر استشعار غاز غاز نانو زينو المفرد أحد الاتجاهات الحدودية ، مثل أجهزة استشعار غازات النانوروود الكريستالية المفردة.

4. مواد استشعار الغاز تستخدم أكسيد النانو الإنديوم (IN2O3)
أكسيد الإنديوم (IN2O3)هي مادة استشعار غاز أشباه أشباه الموصلات الناشئة. بالمقارنة مع SNO2 ، ZnO ، Fe2O3 ، وما إلى ذلك ، فإنه يحتوي على فجوة واسعة النطاق ، والمقاومة الصغيرة والنشاط الحفاز العالي ، والحساسية العالية ل CO و NO2. تعد المواد النانوية المسامية التي يمثلها Nano IN2O3 واحدة من النقاط الساخنة الأخيرة. قام الباحثون بتوليف مواد mesoporous in2O3 عن طريق تكرار قالب السيليكا mesoporous. المواد التي تم الحصول عليها لها استقرار جيد في حدود 450-650 درجة مئوية ، لذلك فهي مناسبة لأجهزة استشعار الغاز ذات درجات حرارة تشغيل أعلى. فهي حساسة للميثان ويمكن استخدامها لمراقبة الانفجار المتعلقة بالتركيز.

5. مواد استشعار الغاز تستخدم أكسيد التنغستن النانو (WO3)
WO3 الجسيمات النانويةهو مادة أشباه الموصلات المعدنية الانتقالية التي تمت دراستها على نطاق واسع وتطبيقها على خاصية استشعار الغاز الجيدة. Nano WO3 لديه هياكل مستقرة مثل Triclinic و Monoclinic و Orthorhombic. أعد الباحثون الجسيمات النانوية WO3 بواسطة طريقة الصب النانو باستخدام mesoporous SiO2 كقالب. وقد وجد أن الجسيمات النانوية WO3 أحادية النسيلة التي يبلغ متوسط ​​حجمها 5 نانومتر لها أداء أفضل استشعار الغاز ، وأن أزواج المستشعر التي تم الحصول عليها عن طريق الترسب الكهربي للجسيمات النانوية WO3 لها تركيزات منخفضة من NO2 لها استجابة عالية.

تم تصنيع التوزيع المتجانس للمرحلة السداسية WO3 النانوية النانوية بواسطة طريقة التبادل الأيوني. تُظهر نتائج اختبار حساسية الغاز أن مستشعر الغاز النانوي WO3 لديه درجة حرارة تشغيل منخفضة ، وحساسية عالية للأسيتون وتريميثيل أمين ووقت استرداد الاستجابة المثالي ، مما يكشف عن احتمال تطبيق جيد للمادة.

6. مواد استشعار الغاز تستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم نانو (TIO2)
ثاني أكسيد التيتانيوم (TIO2)تتمتع مواد استشعار الغاز بمزايا الاستقرار الحراري الجيد وعملية التحضير البسيطة ، وأصبحت تدريجياً مادة ساخنة أخرى للباحثين. في الوقت الحاضر ، يركز البحث على مستشعر الغاز Nano-TiO2 على البنية النانوية والوظيفية لمواد الاستشعار TiO2 باستخدام التكنولوجيا النانوية الناشئة. على سبيل المثال ، قام الباحثون بعمل ألياف TiO2 المجوفة النانوية النانوية بواسطة تقنية coxial electrospinning. باستخدام تقنية اللهب الراكد المسبق ، يتم وضع القطب المتقاطع مرارًا وتكرارًا في لهب راكد مسبقًا مع Tetraisopropoxide من التيتانيوم باعتباره السلائف ، ثم يزرع مباشرة لتشكيل غشاء يسهل اختراقه مع الجسيمات النانوية TiO2 ، وهو استجابة حساسة لتكتشف TiO2 nanotube.

7. مركبات أكسيد النانو لمواد استشعار الغاز
يمكن تحسين خصائص استشعار الغاز لمساحيق أكاسيد المعادن النانوية التي يمكن تحسين مواد الاستشعار عن طريق تعاطي المنشطات ، والتي لا تضبط الموصلية الكهربائية للمادة فحسب ، بل تعمل أيضًا على تحسين الاستقرار والانتقائية. تعتبر تعاطي العناصر المعدنية الثمينة طريقة شائعة ، وغالبًا ما تستخدم عناصر مثل AU و AG كدستورات لتحسين أداء استشعار الغاز لمسحوق أكسيد الزنك النانو. تشمل مواد استشعار الغاز المركبة لأكسيد النانو بشكل أساسي SNO2 DOPED PD ، و PT-DOPED γ-FE2O3 ، وتضاف العناصر المتعددة في مواد الاستشعار المجوفة IN2O3 المجوفة ، والتي يمكن تحقيقها عن طريق التحكم في الإضافات ودرجة حرارة الاستشعار لتحقيق الكشف الاختياري لـ NH3 و H2S و CO. فيلم WO3 ، وبالتالي تحسين حساسيته إلى NO2.

في الوقت الحاضر ، أصبحت مركبات أكسيد الجرافين/النانو المعدنية نقطة ساخنة في مواد مستشعر الغاز. تم استخدام مركبات النانوية الجرافين/SNO2 على نطاق واسع ككشف عن الأمونيا ومواد الاستشعار NO2.