Як асноўныя цвёрдацельныя газавыя датчыкі, нанаметалаксідныя паўправадніковыя газавыя датчыкі шырока выкарыстоўваюцца ў прамысловай вытворчасці, маніторынгу навакольнага асяроддзя, ахове здароўя і ў іншых галінах з-за іх высокай адчувальнасці, нізкай кошту вытворчасці і простага вымярэння сігналу.У цяперашні час даследаванні па паляпшэнні газочувствительных уласцівасцяў нанааксідных металічных адчувальных матэрыялаў у асноўным сканцэнтраваны на распрацоўцы нанаразмерных аксідаў металаў, такіх як нанаструктура і мадыфікацыя легіравання.

Нана-металаксідныя паўправадніковыя сэнсарныя матэрыялы - гэта ў асноўным SnO2, ZnO, Fe2O3, VO2, In2O3, WO3, TiO2 і г. д. Кампаненты датчыка па-ранейшаму з'яўляюцца найбольш шырока выкарыстоўванымі рэзістыўнымі датчыкамі газу, нерэзістыўныя датчыкі газаў таксама распрацоўваюцца хутчэй.

У цяперашні час асноўным напрамкам даследаванняў з'яўляецца падрыхтоўка структураваных нанаматэрыялаў з вялікай удзельнай плошчай паверхні, такіх як нанатрубкі, масівы нанастрыжняў, нанапорыстыя мембраны і г.д., каб павялічыць здольнасць адсарбцыі газу і хуткасць дыфузіі газу і, такім чынам, палепшыць адчувальнасць і хуткасць рэакцыі. да газу матэрыялаў.Элементнае легіраванне аксіду металу або канструкцыя нанакампазітнай сістэмы, уведзены допант або кампазітныя кампаненты могуць адыгрываць каталітычную ролю, а таксама могуць стаць дапаможным носьбітам для пабудовы нанаструктуры, тым самым паляпшаючы агульную прадукцыйнасць зандзіравання газу. матэрыялаў.

1. Выкарыстоўваюцца матэрыялы для адчування газу, нанааксід волава (SnO2)

Аксід волава (SnO2) з'яўляецца адным з відаў адчувальных да газу адчувальных матэрыялаў.Ён мае добрую адчувальнасць да такіх газаў, як этанол, H2S і CO. Яго адчувальнасць да газу залежыць ад памеру часціц і ўдзельнай плошчы паверхні.Кантроль памеру нанапарашка SnO2 з'яўляецца ключом да павышэння адчувальнасці да газу.

На аснове мезопористого і макропористого нанапарашкоў аксіду волава даследчыкі падрыхтавалі тоўстаплёнкавыя датчыкі, якія валодаюць больш высокай каталітычнай актыўнасцю для акіслення CO, што азначае больш высокую актыўнасць адчування газу.Акрамя таго, нанапорістая структура стала гарачай кропкай у распрацоўцы матэрыялаў для адчування газу з-за яе вялікага SSA, багатых каналаў дыфузіі газу і масаабмену.

2. Матэрыялы для адчування газу, якія выкарыстоўваюцца нанааксід жалеза (Fe2O3)

Аксід жалеза (Fe2O3)мае дзве крышталічныя формы: альфа і гама, абедзве з якіх могуць быць выкарыстаны ў якасці матэрыялаў для адчування газу, але ўласцівасці адчування газу ў іх маюць вялікія адрозненні.α-Fe2O3 належыць да карундавай структуры, фізічныя ўласцівасці якой стабільныя.Яго газаадчувальны механізм кантралюецца паверхняй, і яго адчувальнасць нізкая.γ-Fe2O3 належыць да структуры шпінелі і метастабільны.Яго механізм адчування газу ў асноўным кантралюе супраціўленне цела. Ён мае добрую адчувальнасць, але дрэнную стабільнасць, і яго лёгка змяніць на α-Fe2O3 і паменшыць адчувальнасць да газу.

Цяперашняе даследаванне сканцэнтравана на аптымізацыі ўмоў сінтэзу для кантролю марфалогіі наначасціц Fe2O3, а затым на пошуку падыходных газаадчувальных матэрыялаў, такіх як нанапучкі α-Fe2O3, порыстыя нанастрыжні α-Fe2O3, монадысперсныя нанаструктуры α-Fe2O3, мезапоры α-Fe2O3. нанаматэрыялы і інш.

3. Матэрыялы для адчування газу, якія выкарыстоўваюцца нанааксід цынку (ZnO)
Аксід цынку (ZnO)з'яўляецца тыповым газаадчувальным матэрыялам з кантраляванай паверхняй.Газавы датчык на аснове ZnO мае высокую працоўную тэмпературу і дрэнную селектыўнасць, што робіць яго значна менш шырока выкарыстоўваным, чым нанапарашкі SnO2 і Fe2O3.Такім чынам, падрыхтоўка новай структуры нанаматэрыялаў ZnO, легіраванне нана-ZnO для зніжэння працоўнай тэмпературы і павышэння селектыўнасці з'яўляецца ў цэнтры ўвагі даследаванняў нана-зандзіравання газу ZnO.

У цяперашні час распрацоўка монакрышталічных нана-ZnO газаадчувальных элементаў з'яўляецца адным з перадавых кірункаў, такіх як ZnO нанастрыжневых датчыкаў газу.

4. Матэрыялы для адчування газу, якія выкарыстоўваюцца нанааксід індыя (In2O3)
Аксід індыя (In2O3)з'яўляецца новым паўправадніковым матэрыялам для адчування газу n-тыпу.У параўнанні з SnO2, ZnO, Fe2O3 і інш., ён мае шырокую забароненую зону, малы ўдзельны супраціў і высокую каталітычную актыўнасць, а таксама высокую адчувальнасць да CO і NO2.Порыстыя нанаматэрыялы, прадстаўленыя нана In2O3, з'яўляюцца адной з апошніх гарачых кропак даследаванняў.Даследчыкі сінтэзавалі ўпарадкаваныя мезопористые матэрыялы In2O3 з дапамогай рэплікацыі шаблону мезопористого кремнезема.Атрыманыя матэрыялы валодаюць добрай стабільнасцю ў дыяпазоне 450-650 °C, таму падыходзяць для газавых датчыкаў з больш высокімі працоўнымі тэмпературамі.Яны адчувальныя да метану і могуць выкарыстоўвацца для маніторынгу выбуху, звязанага з канцэнтрацыяй.

5. Матэрыялы для адчування газу, якія выкарыстоўваюцца нанааксід вальфраму (WO3)
Наначасціцы WO3з'яўляецца паўправадніковым матэрыялам злучэння пераходнага металу, які шырока вывучаўся і прымяняўся з-за добрай адчувальнасці газу.Nano WO3 мае стабільныя структуры, такія як трыклінная, манаклінная і ромбічная.Даследчыкі падрыхтавалі наначасціцы WO3 метадам наналіцця з выкарыстаннем мезопористого SiO2 у якасці шаблону.Было ўстаноўлена, што манаклінныя наначасціцы WO3 з сярэднім памерам 5 нм валодаюць лепшымі характарыстыкамі зандзіравання газу, а пары датчыкаў, атрыманыя шляхам электрафарэтычнага асаджэння наначасціц WO3 з нізкімі канцэнтрацыямі NO2, маюць высокую рэакцыю.

Аднастайнае размеркаванне нанакластэраў гексаганальнай фазы WO3 было сінтэзавана іонаабменна-гідратэрмальным метадам.Вынікі выпрабаванняў на адчувальнасць да газу паказваюць, што датчык нанакластэрнага газу WO3 мае нізкую працоўную тэмпературу, высокую адчувальнасць да ацэтону і трыметыламіну і ідэальны час аднаўлення рэакцыі, што сведчыць аб добрых перспектывах прымянення матэрыялу.

6. Матэрыялы для адчування газу, якія выкарыстоўваюцца нанадыяксід тытана (TiO2)
Дыяксід тытана (TiO2)Газавыя датчыкі маюць такія перавагі, як добрая тэрмічная стабільнасць і просты працэс падрыхтоўкі, і паступова сталі яшчэ адным гарачым матэрыялам для даследчыкаў.У цяперашні час даследаванне газавага датчыка нана-TiO2 сканцэнтравана на нанаструктуры і функцыяналізацыі адчувальных матэрыялаў TiO2 з дапамогай новых нанатэхналогій.Напрыклад, даследчыкі зрабілі мікра-нанамаштабныя полыя валакна TiO2 з дапамогай тэхналогіі кааксіяльнага электрапрадзення.Выкарыстоўваючы тэхналогію папярэдне змешанага застойнага полымя, папярочны электрод некалькі разоў змяшчаюць у папярэдне змешанае застаялае полымя з тэтраізапрапоксидам тытана ў якасці папярэдніка, а затым непасрэдна вырошчваюць для фарміравання кіпрай мембраны з наначасціц TiO2, якая з'яўляецца адчувальнай рэакцыяй на CO. Адначасова расце ўпарадкаваны TiO2 масіў нанатрубак шляхам анадавання і прымяняе яго для выяўлення SO2.

7. Нанааксідныя кампазіты для матэрыялу для адчування газу
Газавыя адчувальныя ўласцівасці матэрыялаў для адчувальных парашкоў нана-аксідаў металаў можна палепшыць легіраваннем, якое не толькі рэгулюе электраправоднасць матэрыялу, але таксама паляпшае стабільнасць і селектыўнасць.Легіраванне элементаў з каштоўных металаў з'яўляецца распаўсюджаным метадам, і такія элементы, як Au і Ag, часта выкарыстоўваюцца ў якасці дабавак для паляпшэння газаадчувальных характарыстык нанапарашка аксіду цынку.Нанааксідныя кампазітныя матэрыялы для адчування газу ў асноўным уключаюць SnO2 з даданнем Pd, γ-Fe2O3 з даданнем некалькіх элементаў In2O3 з даданнем полых сфер, якія могуць быць рэалізаваны шляхам кантролю дабавак і вымярэння тэмпературы для выбарнага выяўлення NH3, H2S і CO Акрамя таго, нанаплёнка WO3 мадыфікавана пластом V2O5 для паляпшэння кіпрай структуры паверхні плёнкі WO3, тым самым паляпшаючы яе адчувальнасць да NO2.

У цяперашні час кампазіты графен/нана-аксід металу сталі гарачай кропкай у матэрыялах газавых датчыкаў.Нанакампазіты графен/SnO2 шырока выкарыстоўваюцца ў якасці матэрыялаў для выяўлення аміяку і выяўлення NO2.